皮秒激光透射率法表征高分子薄膜双光子吸收截面

为了有效地测量有机薄膜的双光子吸收截面,针对较薄有机薄膜(约60μm)和有限激发光源功率,提出了基于非线性透过率测量法的皮秒激光脉冲激发等效多层膜非线性透过率法来实现双光子吸收截面的测量。首先在PC材料基板上旋涂偶氮染料薄膜,将带有偶氮薄膜的PC基板剪切成小块(20 mm×20 mm),并将5块叠加起来作为测量样品,然后采用LD泵浦的Nd∶YVO4皮秒锁模激光器(脉冲宽度为20 ps、重复频率为56.8 MHz、输出波长为1 064 nm)激发样品。在实验中,通过测量样品的非线性透过率,拟合偶氮样品的透过率曲线,最终得到了双光子吸收截面(634.2 GM)。与其他测量方法相比,此方法简单、有效。

基于超快激光脉冲瞬态特征的非线性透射率

根据麦克斯韦方程,结合超快激光脉冲的瞬态特性,在忽略色散的影响下,推导并得出了三阶非线性各向同性系统中以光强表示的非线性吸收偏微分方程。以高斯脉冲激光为例,给出了该方程的一个近似解。基于该近似解的非线性透射率,不仅与脉冲激光的峰值强度、样品厚度以及介质的双光子吸收系数有关,而且还与描述脉冲主要特性的物理量——激光脉冲半峰全宽以及激发光的频率有关。数值拟合Rhodamine等物质的非线性透射率的实验曲线的结果显示,基于超短脉冲瞬态特性的非线性透射率得出的介质双光子吸收系数大于传统非线性透射率参考公式给出的相应结果,与双光子诱导荧光法的结果基本吻合。