新型有机染料的双光子限幅特性研究.pdf

中国感光学会2008非银盐影像技术及材料发展与麻用学术研讨会论文集 189 新型有机染料的双光子限幅特性研究 管锦鑫L2，赵榆霞1，吴飞鹏1 (1．中国科学院理化技术研究所，北京100190；2．中国科学院研究生院，北京100049) 摘 要：本文研究了一种新型有机染料DC心对1064nm激光的双光子限幅特性。分别以Nd：YAG 纳秒激光器和掺钛蓝宝石飞秒激光器为激发光源，用非线性透过法测试了不同脉冲宽度下该 rls的激光激发下，D(：心的双光 染料对1064nm激光的光限幅性质。结果表明在脉冲宽度为10 100 子吸收截面达至I]4554GM，远高于文献报道的参比染料R，当入射光强达至UMW／cm2量级， 染料溶液表现出明显的双光子限幅效果；在脉冲宽度为130fs的激光激发下，该染料的双光 子吸收截面也有1153GM，当入射光强达到IGW／cm2量级，染料溶液表现出明显的双光子限幅 效果，说明该染料在超快激光的限幅领域具有很好的应用前景。 关键词：光限幅；双光子吸收；非线性透过 1引言 近年来，随着激光技术的迅速发展，激光系统及设备在科学研究、T农业生产、医疗等 领域，特别是在军事上大量装备与应用，激光对人眼、光学传感器以及仪器设备的干扰、损 伤等威胁越来越大。激光威胁的出现迫切要求发展相应的激光防护技术，因此光限幅材料的 研究成为近年激光研究领域的一个热点。光限幅是材料在低光强下，透射光强度随入射光强 度增加线性增加，光强达到某一阈值后透射光强度不再随入射光强度增加线性增加，而是呈 现透射率降低的现象，进一步增加入射光强度，透射光强度逐渐被限制在一定范围内，从而 实现对激光强度输出的限制作用。近年来，由于短脉冲、高强度激光被广泛应用，基于有机 材料的双光子吸收(TPA)而表现出的光限幅性质被广泛研刭卜引。与其他光限幅机制相比， 双光子吸收限幅机制具有以下的优点：1)对弱信号有很高的透过率(几乎等于100％)；2) 对入射光强度或峰值功率的变化响应很快(几乎是瞬时的)；3)入射光的光束质量透过非线 性介质后保持不变【6】。这些优点使得双光子吸收材料在光限幅方面可以有很好的应用，因此 寻找针对特定波长激光、具有大双光子吸收截面的光限幅材料具有十分重要的意义。 染料DCMN(结构式见图1)为本组已报道的一种双光子染料18J，在前期的研究中发 mn附 现该染料在800rim飞秒激光下表现出较好的双光子限幅性能，由于其吸收峰位于550 近，理论上很有可能对1064nm的激光具有更好的双光子吸收，因而本文系统研究了该染料 nm激光下的光限幅性能，并同时对比研究了文献报道的参比染料R(结构 在不同脉宽1064 式见图1)的光限幅性能。R含有苯乙烯基毗啶骨架，是针对1064nm激光研究的较多的一 类染料。 2实验部分 2．1药品与仪器 染料DCMN根据文献方法合成‘7·钔，参比染料R根据文献方法合成【91。4-N,N．二乙基苯 甲醛购自AlfaAesar。溶剂均为北京化工厂生产，经纯化、干燥后使用。 通讯联系人：吴飞鹏，电子邮件地址：币wu@mail．ipc．∞．∞，联系电话010 基金来源：国家自然科学基金和中科院创新举金(CXJJ一234)资助项目。 l90 中国感光学会2008非银盐影像技术及材料发展与应用学术研讨会论文集 Jasco V-530型紫外一可见光谱仪；日立F-4500荧光光谱仪；纳秒激光：Nd：YAG激光器 nn3，脉冲宽度10as，重复频率10Hz；飞秒激光： (美国光谱物理公司)，输出波长1064 nnl，脉冲宽度 掺钛蓝宝石飞秒激光器加放大极和OPA(美国光谱物理公司)，输出波长1064 130fs，重复频率1000Hz。 2．2实验方法