偏振操控图像和双光子荧光偏振调制的研究

发布时间：2020-03-26 08:25

【摘要】：受益于高方向性、高亮度的激光光源,在进入21世纪后光学信息存储获得飞速的发展并正式步入实际应用范畴。相比于磁存储和半导体存储,光存储具有更高的存储密度和信噪比并且可以重复擦写等优势,顺应时代的潮流,具有不可估量的应用前景。近年来,有机高分子材料在光学逻辑、光学存储、光纤通信、光限幅以及光学显微等方面都表现出了广阔的应用价值,相比于无机材料材料来说这类材料非线性系数更好、非线性响应速度更快、光学损伤阈值更高且分子结构容易根据实际需求而修改等优势,因此正式步入光学应用的黄金期后,有机高分子材料的研究获得了急速的发展。其中最为典型的类光学材料便是偶氮聚合物材料,当出现吸收带内的强激光泵浦下,偶氮材料具有出色的光致各向异性,使得该类材料在光学存储应用方面有着很大的应用前景。另外,双光子荧光成像技术由于双光子荧光的非线性本质具有强穿透力、很强的选择激发性、高横向及纵向分辨率并且降低生物组织对激发光的吸收和散射等特点,因此针对双光子荧光的调控技术对双光子荧光应用来说是有趣并且具有广泛的应用前景。在本论文中,我们运用偶氮聚合物材料优秀的光致各向异性以及一类D-π-A材料优异的双光子荧光效应对非线性光学应用以及双光子荧光偏振调制进行了一系列的研究。第一章,描述了信息存储的研究史,其中重点介绍了光信息存储技术的发展史,对现阶段应用较为广泛的的全息存储与偏振全息光存储的存储机理和特点进行了简单的描述,并且分析了相比于普通的全息存储,偏振全息存储的优势及应用前景进而引出本论文中最重要的研究材料:偶氮材料,随后介绍了含偶氮功能团材料的结构特征和光致各向异性。最后对双光子荧光的应用发展进行介绍,分析了双光子荧光在应用中的优缺点及发展瓶颈。最后引出本文的创新点并概述了本文的主要提纲。第二章,研究了偶氮聚合物材料的光致双折射性质,并对实验结果进行了理论分析。结果表明在室温下偶氮侧链液晶材料样品的双折射存储非常稳定,在关闭泵浦光后会弛豫到一稳定数值并且长时间保持不变,是一种非常适合进行偏振全息存储的材料。并且研究了外界条件(泵浦光强和温度)对材料光致双折射的影响,发现改变泵浦光的强度或者材料样品温度能有效的控制光致双折射值的大小,文中对其机理进行了讨论。第三章,基于偶氮液晶材料物材料的光致各向异性,我们在材料薄膜中完成了线以及圆偏振全息光栅的记录并对所记录的偏振全息光栅的偏振转换特性进行了详细的实验研究和理论推导。此外,采用二次曝光的方法在样品的同一个点上记录了两个不同的圆偏振全息光栅,并对其偏振转换特性进行了研究。通过理论计算和实验结果,发现记录的二次曝光的偏振全息光栅并非是两个单独光栅的简单的叠加,其偏振转换特性有了一定的变化。最后利用二次记录的偏振全息光栅进行了图像的存储与调控,实现对图像光强、形貌及偏振态的实时控制。第四章,作为光学领域的一个重要分支,光学逻辑运算具有着高度的互联性与并行性、高传递速度以及高开关速度等优势,本章中,我们利用偶氮材料光致双折射对线-圆偏振光的不同响应实现“与”、“或”、“异或”等全光逻辑门。另外,利用二次曝光的偏振全息光栅实现光学逻辑运算中的加法和减法,并且完成“或”和“异或”的光学逻辑门的实验设计。第五章,本章中,我们对两种有机高分子材料的双光子荧光进行了测量并对它们的荧光偏振调制特性进行了研究,实验中发现,这两种D-π-A型荧光材料具有优异的双光子荧光效应,并且它们的双光子荧光强度受到泵浦光的偏振调制并且与其调制特性激发光的线偏振组分紧密相关,且改变一些外在因素双光子荧光的偏振调制效率也会产生改变。结合分子聚合以及激发态吸收的特性,对双光子荧光偏振调制效率的变化进行了详细的讨论。
【图文】：

求；另一方面，随着新型优良全息记录材料（如及相关元件的研制的出现，全息存储器渴望存储 / 的速度传输数据，变且在 100 或者更短的早期的全息光栅存在普通光源相干性差无法满轭像相互重叠导致反差较低等问题，其中前者在原理非常适合图形的记录和复现，特点是复现的这是因为全息存储是同时把物光的振幅、相位等照片仅仅记录了物光的强度，因而只能得到二维用记录和复现全息光栅的方式来存取信息，如图物方振幅和相位的光称为物光，另一束称为参考参考光具有良好的相干性，在空间产生干涉呈储介质上导致介质发生光学性质改变，从而记

备这两种光学特性，一般这两种特性中的一材料光学中，由于分子的光致异构可以在聚，这种特性在全息存储[36,37]、光开关[38光调制器[42]、光限幅[43]、光波导[44]等光的光致各向异性材料，，偶氮材料具有更好的空间分辨率，在光学应用中也发挥着重要利用掺偶氮材料的聚乙烯醇薄膜完成了偏振人也证明了对光致各向异性进行实时调控的利用偶氮苯液晶材料成功完成了对图像的储着研究手段的多样化，光学材料的研究取得材料的光致各向异性，如何将偶氮材料优秀一些重要应用也变得极为关键。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333;O657.3

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 田勇;潘煦;王长顺;张小强;曾艺;;偶氮液晶聚合物薄膜的二维偏振全息记录[J];物理学报;2009年10期

2 佘鹏;;全息光存储综述及发展状况[J];记录媒体技术;2005年02期

3 赵启韬,苗俊英;激光共聚焦显微镜在生物医学研究中的应用[J];北京生物医学工程;2003年01期

4 张学如,陈历学;双光子吸收三维数字光存储[J];物理;2001年01期

相关博士学位论文 前4条

1 吴俊;光响应性超分子材料的制备和性能研究[D];上海交通大学;2014年

2 潘煦;偶氮聚合物材料的光致各向异性和偏振全息研究[D];上海交通大学;2009年

3 蔡建文;双光子三维光存储关键技术及其实验系统研究[D];中国科学技术大学;2007年

4 冯晓强;近场扫描光学显微技术与高密度光存储[D];中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）;2004年

相关硕士学位论文 前2条

1 郭伟;光信息存储技术发展现状及前景分析[D];东北师范大学;2011年

2 田勇;偶氮聚合物材料的偏振全息图像存储研究[D];上海交通大学;2010年

本文编号：2601195