偶氮染料的光致双折射

1、偶氮染料的光致双折射摘要本实验应用532nm的半导体激光作为泵浦光，633nm的氦氖激光作为读出光， 研究了偶氮染料参杂的聚合物薄膜的光致双折射特性，并研究了双折射程度与泵 浦光的功率之间的关系，以及双折射与泵浦和读出光偏振夹角之间的关系。关键词 偶氮染料光存储光致双折射写入光 读出光 生长擦除功 率偏振夹角引言近年来，偶氮苯作为一个非线性光学材料(NLO)以其特异的光学性质在光子 学领域得到重视和应用1-2 。偶氮化合物的分子结构是在两个苯环之间以N = N双键连接为特征,在光的作用下，偶氮化合物能产生反式(trans)和顺式(cis)之 间的异构化反应，从而导致光致双折射效应。在线性光学领

2、域中，光折变材料引起了科技工作者的广泛关注，在诸多材料 中，有机偶氮染料参杂聚合物薄膜具有更加伏越的光学特性，其中，偶氮染料的 光致双折射特性，由于在光存储、光调制、光开发方面的应用已愈发引起人们的 关注。实验原理：偶氮染料在一束线偏振光的照顾下，由反式能去折变为顺式结 构(周期性变化)概率正比于角的余弦值的平方，此角为泵浦光电场方向与分子 轴向之间的夹角。由于分子由反式到顺式是杂乱无章的，各种取向。当夹角为 90度时，便不会由反式变为顺式。由此，夹角为90度的分子取向会越积越多， 最后当大多数分子取向为90度时，便由原光的各向同性变为各向异性，发生双 折射现象。如图1.激发光实验内容图1如图

3、2中p1,p2偏振方向垂直，若材料是各向同性的，读在p2后的接收屏上的 读出光强是0,若材料在写入光的照射下产生双折射，由右图知输出光强I=Io sin2 (2a)sin22d(ne-no)/入其中Io为经过pl后的读出光的光强，角a为pl偏振方向 与分子轴向之间的夹角，d为材料的厚度，neno分别为材料对e光、o光的折射 率。可见，发生双折射后，可以在?2后接受到光信号，即可以通过p2后读出光 的信号来反映材料的双折射。图2.:装置如上图。P2后放一个CCD与电脑连接，写入光为线偏振光。用一个1/4玻片将写入光变为圆偏振光用来擦除(可以实现快速擦除)。做双折射的生长曲线、擦出曲线，如下图拦

4、llsxa160000 -150000 -140000 -130000 十120000 -1 10000 -220000 -CD_M2XA180000 -160000 -140000 -200000 -120000 -100000 -80000 -（2）激发光偏振方向固定，照射在薄膜上 改变写入光的功率其功率从0.#mw 到8.5mW变化，每隔0.5mW记录一次透射光强度。不同的激发光强度，所对应 的透射光的饱和值不同。从实验数据看出，随激发光强度增加，透射光的强度也 增加。生长过程中的饱和值随功率的变化曲线，如下图。220000 -|100000 -200000 -180000 -16000

5、0 -140000 -120000 -.功率曲线(DmJ-sxqA将激发光的强度保持不变，改变其偏振方向；使其与探测光的偏振方向夹角 从10到90变化，每隔10记录一次，得到透射光随时间的变化曲线，如图 所示。可见，夹角与样品的双折射性质的强弱有着密切的关系。当夹角很小时 (10)，双折射很不明显，随着夹角的增大，透射光明显增大，其饱和值在夹 角为45度左右时达到最大。若继续增大夹角，则透射光减小，在90时透射 光为最小。如下图.。240000 -220000 -200000 -180000 -160000 -140000 -120000 -.01020 角度曲线 405060X Axis T

6、itle结论用一束535nm的激光照射样品时，在样品中发生了 trans-cis-trans的异构 变化，由于激发光为线偏振光，偶氮分子沿垂直于光场方向重新取向，这样便产 生了光致各向异性，同时产生了光致双折射。用一束633nm的激光探测光致双 折射，其折射率的变化与激发光的强度有关，激发光强，则饱和值大；反之，饱 和值小。在激发光强度一定的情况下，其偏振方向与探测光偏振方向的夹角也对 透射光有着显著的影响。在生长过程中，红光信号随时间的增加而增加，最终达到饱和值擦出过 程中，红光信号随时间增加而减小，但最后不为0，红光信号随写入功率的增加 而增加，红光信号在写入、读出光偏振夹角为45度时，达到最大值。参考文献东北师大物理学院实验室，东北师大出版社近代物理实验，2007, 9, 177180李群，毕