俘精酸酐光致变色特性及应用研究

【摘要】：俘精酸酐作为一种有机光致变色材料以其热不可逆性而闻名，是目前国际上光信息处理和光存储的热点研究材料之一。围绕着俘精酸酐光学薄膜的光致变色特性及其应用，本论文主要完成了以下工作： 1．研究了一种吡咯俘精酸酐／PMMA薄膜和一种吲哚俘精酰亚胺／PMMA薄膜样品的光致变色特性：测量了双稳态吸收光谱；根据Kramers-Kronig变换关系理论计算出伴随光致变色反应产生的折射率变化量光谱，并与采用迈克尔逊干涉方法得到的实验测量值进行了比较；实验测量了俘精酸酐薄膜样品在不同波长下的光吸收动力学曲线以及双光束作用下的互补抑制特性曲线，并采用二能级系统一阶近似动力学公式形式和数值计算方法对实验曲线进行了拟合，得到了不同波长下光反应常数γ~(E→C)和γ~(C→E)的实验拟合值，其中考虑了激光光斑光强分布的影响因素；定性研究了薄膜样品的非线性双光子吸收光致变色特性。 2．利用俘精酸酐样品的光致变色特性进行了图像光存储实验研究：分别测量了不同取代基俘精酸酐样品的感光光谱范围，感光灵敏度，分辨率，抗疲劳性，热稳定性等参数：并根据此结果选择合适的波长与曝光量，进行了高密度并行光存储实验，存储密度达到10~7bits／cm~2；利用它们的非线性双光子吸收光致变色特性进行了双光子吸收图像光存储实验；在两种俘精酸酐材料复合薄膜上进行了双波长复用图像光存储实验。 3．发现俘精酸酐材料具有光致各向异性特性：分析了其产生机理；实验测量了它们在633nm处C型光致各向异性随曝光量变化动力学曲线，测定出最佳曝光量；测量了吲哚俘精酰亚胺薄膜的C型、E型及混合型光致各向异性随曝光量变化曲线，并进行了比较；采用Kramers-Kronig变换关系由二向色性率光谱的实验曲线理论计算出双折射率光谱；利用俘精酸酐样品的光致各向异性特性实现了其在图像处理方面的应用，包括衬度翻转、图像相加减、低通滤波以及边缘增强等，并进行了其在防伪方面的应用研究。 4．利用俘精酸酐薄膜样品的光致变色特性与光致各向异特性实现了其在普通全息和偏振全息中的应用。首先，测量了它们的衍射效率，空间分辨率以及