二芳基乙烯光致变色和光致各向异性及其应用研究

【摘要】：新型有机光致变色材料—二芳基乙烯因为具有卓越的热稳定性和抗疲劳性等光学和光电特性，在光信息存储及处理等领域引起了研究者的极大兴趣。本论文对二芳基乙烯的光致变色特性和光致各向异性特性的机理及其在光信息处理中的应用进行了理论和实验研究。主要内容包括： 1、二芳基乙烯光致变色特性研究。首先，分析了二芳基乙烯光致变色的双稳态吸收机制，根据双稳态吸收光谱，分析了二芳基乙烯光致折射率谱的变化。其次，对二芳基乙烯光致变色过程进行了理论分析，利用光致变色的二态模型理论，给出了二芳基乙烯光致变色动力学的透过率方程，利用该方程研究了二芳基乙烯薄膜的光致变色动态变化特性，根据理论和实验结果，拟合得到了二芳基乙烯光反应速率常数。最后，实验研究了二芳基乙烯的抗疲劳特性。理论和实验研究结果表明：二芳基乙烯样品光致变色动力学过程是曝光量依赖型，由此也得到了在利用二芳基乙烯进行光信息存储及光信息处理时的最佳参数。 2、二芳基乙烯光致各向异性特性研究。首先，通过偏振UV-VIS光谱技术分析二芳基乙烯光致各向异构化过程，即利用吸收谱显现出来的自然差别来分析在异构化过程中分子的取向变化,阐明了光致各向异性产生的物理机制。其次，给出了二芳基乙烯薄膜样品光致各向异性的数学表达式，并利用它们计算了二芳基乙烯薄膜的光致各向异性动态特性及激发光偏振态对光致各向异性的影响，得到了和实验基本一致的理论计算结果。最后，研究了二芳基乙烯光致各向异性在光信息处理中的应用，利用偏振光激发样品各向异性实现了图像衬度翻转，高低通滤波等应用。利用不同偏振态激发光产生不同光致各向异性的特点实现了光对光的调制。 3、二芳基乙烯双光子吸收特性研究。首先，描述了有机光致变色材料双光子吸收的概念，并对双光子吸收的理论进行了简单的分析。其次，研究了二芳基乙烯双光子吸收特性，理论分析了二芳基乙烯的双光子吸收过程，并对双光子吸收引起的光致变色特性、光致各向异性进行了实验研究。最后，对二芳基乙烯双光子吸收在光存储中的应用进行了初步尝试。 4、二芳基乙烯的光全息存储特性研究。首先，对二芳基乙烯全息光栅衍射效率进行了简单的理论分析。其次，研究了二芳基乙烯全息动力学特性，分析了记录光强和再现光强对全息光栅衍射效率的影响，比较了几种不同偏振记录光栅的衍射效率，得到了全息存储时最佳的记录条件，为二芳基乙烯在光存储的实际应用选择了最佳参数。最后，分析了全息存储复用的方法，实验研究了二芳基乙烯的偏振复用、角度复用、旋转复用及角度加偏振复用技术。