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研究生:陳藝夫
研究生(外文):I-Fu Chen
論文名稱:甲基紅溶液在奈秒時域的非線性光學性質研究
論文名稱(外文):The Study of Nanosecond Nonlinear Optical Properties in Methyl Red Solution.
指導教授:魏台輝
指導教授(外文):Tai-Huei Wei
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:物理所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:52
中文關鍵詞:熱效應質量傳輸同素異構物甲基紅偶氮染料非線性吸收
外文關鍵詞:nonlinear optical propertiesZ-scanMethyl RedAzo-Dye
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本論文使用10 Hz、532 nm 的2.8 ns雷射脈衝對甲基紅/丙酮(MR/acetone)進行Z-scan實驗,調查它的非線性吸收性質,特別是跨脈衝累積效應的貢獻。實驗條件包括改變雷射脈衝的能量以及四種雷射脈衝重複率:1、2、5、以及10 Hz。10 Hz的實驗結果顯示當入射光能在0.1uJ以下時,MR/acetone溶液顯示單純的飽和吸收(saturable absorption,簡稱SA);當光能介於0.5uJ與5.0uJ時,樣品在低光強處(遠離光束腰(z=0)處)呈現飽和吸收性質,而當光強逐漸增加(即樣品逐漸移向束腰處)時,樣品的吸收性質由SA轉為反飽和吸收(reverse saturable absorption,簡稱為RSA),且隨能量增加,SA→RSA躍遷所對應的樣品位置 的絕對值逐漸增加。當入射光能超過10.0uJ之後,樣品的吸收性質隨光強增加而變得更加複雜:隨樣品由|z|極大之處移往光束腰時,樣品的吸收性質依序由SA轉為RSA再轉為SA。
1 Hz的實驗結果顯示當入射光能在0.1uJ以下時,MR/acetone溶液顯示單純的飽和吸收(saturable absorption,簡稱SA)。這結果與0.1uJ/10 Hz脈衝的實驗結果相似,但卻有著較低的穿透率。當入射光能被增加至5.0uJ時,樣品仍然呈現SA,在性質上已與5.0uJ/10 Hz脈衝的實驗結果不同。整體而言,在0.1與5.0uJ的能量範圍間,樣品都呈現SA,且穿透率隨能量的增加而增加,但它們都與相同脈衝能量的10 Hz實驗結果不同,這說明了跨脈衝累積效應對樣品吸收性質有所影響,而且跨脈衝累積效應的延續時間應在0.1s與1.0s之間。
2與5 Hz的實驗結果進一步顯示,跨脈衝累積效應對吸收性質的影響隨脈衝重複率的增加而漸趨明顯。
當我們將跨脈衝累積效應歸因為質量傳輸與樣品在同素異構結構間的轉換時,我們根據七能級模型解釋這兩種機制的貢獻。
In this study we use single nanosecond (t=2.8ns, 532 nm) pulses as the light sources of Z-scan technique to investigate the nonlinear optical properties of Methyl Red (MR) solution wherein we change the energy (0.1uJ-40uJ) and repetition (1,2,5 and 10 Hz) rate of laser pulses to carry on these experiments. The result of repetition 10 Hz and energy 0.1uJ show MR/acetone is simple saturable absorption (SA); when pulse energy between 0.5uJ and 5.0uJ, the sample presents the simple SA in the low light intensity, and SA change to reverse saturable absorption (SA→RSA) near the beam waist, and |z| of SA→RSA increase with energy increase.When energy exceed in , Sample quality is SA→RSA→SA near the beam waist.
The result of repetition 1 Hz and energy 0.1uJ show MR/acetone is saturable absorption(SA). That is similar to the result of 0.1uJ/10 Hz and is lower transmittance. When the incidence light energy is increased to 5.0uJ, the sample still presents SA. The result different from experimental result of 5.0uJ/10 Hz on nature. That has proved that pulse to pulse accumulative effects is influenced to some extent that the hard effect of absorbs nature the sample affectionately, and continuity time of pulse to pulse accumulative effects should be between 0.1 s and 1 s.
When we impute pulse to pulse accumulative effects to mass transport and trans–cis isomerization process, we explain the contribution of these two kinds of mechanisms according to seven-energy-band model.
摘要 4
Abstract 6
1-1 偶氮染料(Azo-Dye)簡介 7
1-2 光激發之同素異構物化反應(photoisomerization) 8
第二章 理論 10
2-1 馬克斯威爾方程式 10
2-2 線性吸收 15
2-3 非線性吸收與折射 16
2-4 量子模型:二能級?三能級?七能級系統 16
2-4-1二能級模型 17
2-4-2三能級模型 18
2-4-3七能級模型 19
2-5 熱效應 22
2-6 質量傳輸 24
2-7 同素異構物 29
第三章 實驗裝置與量測技術 32
3-1 Z-scan實驗架設 32
3-2 Z-scan量測技術[3] 33
3-3 跨脈衝累積效應 35
第四章 實驗結果與討論 39
4-1 1 μJ脈衝能量下,不同脈衝重複率之Z-scan 40
4-2 0.1 μJ入射光能下,改變重複率之Z-scan 44
A. 質量傳輸 44
B. 同素異構結構 44
4-3 在Z-scan起始點與光班焦點上之穿透率 46
4-4 在固定重複率之下,改變脈衝光能量之Z-scan 48
第五章 結論與未來工作 52
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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