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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
2、应。在线性光学领域中，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.图1如图2中p1,p
3、2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p1后的读出光的光强，角a为p1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p2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.实验内容 ：装置如上图。P2后放一个CCD与电脑连接，写入光为线偏振光。（1） 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 （
4、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0.5mW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。 .功率曲线（3）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
5、角 ，则透射光减小，在90时透射光为最小。如下图.。角角度曲线结论 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,毕东瀛,魏雄等.偶氮侧基聚合物光致异构动力学研究.光子学报,1997,26 (5) :403407 祁胜文等.偶氮材料乙基橙的光致双折射特性.物理学报.2005,54(7):31893193
