臺灣博碩士論文加值系統

在本論文之前，高揚民同學曾調查有機溶液在CW時域的熱折射性質；後來，戴宇昕同學更進一步分析有機溶液在奈秒至CW等各不同時域的熱效應機制。針對他們研究所開啟但未解決的議題，本論文特別探討以下四個有關CW時域熱透鏡效應的主題：(1)在高入射光強下，近焦點處光穿透率是否可能突然下降(本主題旨在重複確認高同學的實驗觀察)、(2)溶劑對熱透鏡效應的影響、(3)溶質濃度對熱透鏡效應的影響、以及(4)在準CW時域熱透鏡效應隨時間演進的情形。
在本論文裏，我們所用光源為10mW的氦氖雷射(He-Ne Laser)，而實驗技術則沿用高、戴兩位同學所用的Z-scan。關於樣品，我們仍然用高、戴兩位同學所用的氯鋁酞青素(Aluminum phthalocyanine chloride , ClAlPC)溶質，但我們將此溶質溶於甲醇(Methanol , CH4O)與乙醇(Ethanol , C2H5OH )等兩種溶劑，配置成數種不同濃度的溶液，用之進行實驗量測。
在本論文中有關實驗技術的部分，我們將對選用的光學探頭(Photodiode)性質、內部的線路設計與有效量取範圍、放大器的相關原理、驅動系統與Labview電腦程式以及光路的架設來進行描述。
在本論文中有關實驗結果的部分，我們將會依照(1)樣品的濃度、(2)溶劑的種類、(3)光路中快門(shutter)開放的時間、(4)樣品後集光透鏡孔徑的大小等面向來做陳述。
我們的實驗結果顯示樣品呈現飽和吸收效應( saturable absortion effect)與熱透鏡效應(Thermal lens effect)。當樣品濃度或光強增加時，此二效應會增加，但隨著入射光強的持續增加，此二效應將趨於飽和。

This thesis investigates the thermal nonlinear refraction and nonlinear transmission properties of an ethanolic solution of chloroaluminum phthalocyanine in the continuous wave regime. Particularly, we focus on the dependence of the irradiance as well as solvent and solute concentration to the thermal nonlinear refraction. Besides, we confirm the previous observed ambiguous transmittance decrease around the beam waist at high input irradiance. Using a lens of larger cross section to collect the transmitted laser pulse, we do not see this decrease again and thus believe the previous observed transmittance decreases arise from an experimental error.
Our investigation indicates that the samples show saturable absorption and the thermal nonlinear refraction causes a negative lensing effect” which increases with the light irradiance, solute concentration and solvents.

第一章 緒論 1
第二章 實驗元件介紹 4
2-1 偵測器(Detector)介紹 4
2-1-1 光電二極體(Photodiode) 4
2-1-2 偵測器(Detector)內部電路 10
2-1-2-1 運算放大器的介紹 10
2-1-2-2 運算放大器的工作原理 14
2-1-2-3 反向放大器的運用 16
2-1-2-4 本偵測器的可靠量取範圍 19
第三章 酞青素之非線性吸收與非線性折射理論 21
3-1 宏觀機制：馬克斯威爾方程式 21
3-1-1 線性吸收與折射 26
3-1-2 三階非線性吸收與折射 27
3-2微觀機制：量子化系統模型 28
3-2-1 二能級系統 29
3-2-2 三能級系統 30
3-2-3 五能級系統 32
3-2-4 熱效應 33
第四章 Z軸掃描技術介紹 47
第五章 實驗結果 54
5-1 酞青素樣品介紹 56
5-2 dip的現象研究與討論 56
5-3 有shutter與無shutter的Z-scan實驗結果比較 59
5-3-1 無孔徑的Z-scan實驗結果 62
5-3-2 有孔徑的Z-scan實驗結果 65
5-4 溶劑對非線性吸收與熱透鏡效應的影響 67
5-4-1 無孔徑的Z-scan實驗結果 67
5-4-2 有孔徑的Z-scan實驗結果 70
5-5 溶質濃度對熱透鏡效應的影響 72
5-5-1 無孔徑的Z-scan實驗結果 72
5-5-1 有孔徑的Z-scan實驗結果 74
第六章 結論 78
附錄 79

[1]
D. J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics, 2nd ed. (Prentice-Hall International, Inc. New Jersey, 1989), pp. 304-307.
[2]
高揚民，碩士論文，嘉義縣民雄鄉中正大學，2001。pp.18-23。
[3]
Tai-Huei Wei; Tzer-Hsiang Huang; Mu-Shih Lin, “Signs of nonlinear refraction in chloroaluminum phthalocyanine solution”, Appl. phys. lett. Vol. 72, pp. 2505-2507, 1998.
[4]
Tai-Huei Wei; Tzer-Hsiang Huang ; Jung-Kuang Hu, ”Electronic energy dissipation in chloro-aluminum phthalocyanine/methanol system following nonlinear interaction with a train of picosecond pulses”, J. Chem. Phy., Vol 116 pp.2536-2541 , 2002
[5]
黃柏鈞，碩士論文，嘉義縣民雄鄉中正大學，1987。pp.11-14。
[6]
L.W. Hillman, in Dye Laser Principles, edited by F.J. Durate, and L.W. Hillman(Acdemic New york, 1990)p.27
[7]
A.M. Schaffer,M. Gouterman, and E.R. Davidson, Theor. Chim. Acta 30,9(1973)
[8]
C.Jensen, in High Power Dye Lasers, ed. F. J. Durate (Springer-Verlag, Berlin, 1991). p.48.
[9]
J.H. Brannon, and D. Madge,J.Am.Chem.Soc. 102:1, 62(1980)
[10]
T.H. Wei, T.H. Huang, H.D. Lin, and S.H. Lin, Appl. Phys. Lett. 67(16), 2266-8(1995);Opt. and Quan. Elec. 28, 1495-1508(1996)
[11]
J.W. Perry, L.R. Khundkar, D.L. Coulter, D. Alvarez, Jr., S. R. Marder, T.H. Wei, M.J. Sence, E.W. Van Stryland, and D.J. Hagan, in Organic Molecules for Nonlinear Optics and Photonics, edited by J. Messier, F. Kajzar, and Prasad (Kluwer, Dordrecht,1991), NATO ASI Series E, Vol. 194, pp.369-382
[12]
C. Li, L. Zhang, R. Wang, Y. Song, and Y. Wang, J. Opt. Soc. Am. B. 8, 1356(1994)
[13]
A. Kost, L. Tutt, M.B. Klein, T.K. Dougherty, and W.E. Elias, Opt. Lett. 18, 334(1993)
[14]
C. Li, L. Zhang, M.Y. Yang, H. Wang, and Y. Wang, Phys. Rev. A49, 1149(1994)
[15]
J. Barroso,A. Costela, I. Garcia-Mireno, and J.L. Saiz, J. Phys. Chem.

[16] A 102,2527(1998)
戴宇昕,碩士論文,嘉義縣民雄鄉中正大學，2005.1。pp.39-49。
[17]T.H. Wei, and T.H. Huang, Appl. Phys. Lett. 72(20),2505-7(1998)
[18]T.H. Wei, T.H. Huang, and T.C. Wen, Chem. Phys. Lett. 314, 403-410(1999)
[19]T.H. Wei, T.H. Huang, and J.K. Hu, J. Chem. Phys. 116,2536(2002)
[20]P.Brochard and V. Grolier-Mazza, J. Opt. Soc. Am. B, 14, 405(1997)
[21]Donald A. McQuarrie, Statistical Mechanics, (Harper & Row, 1976), eq.(17-37)
[22]M. Terazima and N. Hirota, J. Chem. Phys. 98(8), 6257(1993)
[23]P.W. Atkins, Physical Chemistry, 5th ed. (Oxford University Press, Oxford, 1994), p.C26