1、光電孑激光第卷第期年月。，“，咒口，（），艫卅型口惡二唑衍生物多光子吸收和多光子熒光特性研究黃維，朱拓，陳國慶，劉暢，呂昌貴，錢鷹，崔一平。（東南大學先進光子學中心，南京；江南大學理學院，無錫；東南大學化學化工學院，南京）摘要：研究了不對稱型有機分子一（一一（一叔丁基苯基）一，一口惡二唑苯基）乙烯基）一苯基一二苯胺的多光子吸收及其熒光特性。該分子具有典型的”型推拉電子結構，三苯胺基團作為給電子基通過苯乙烯共軛鏈橋接到吸電子基，口惡二唑基團。在遠離線性吸收區的波長范圍內，實驗結果表明該化合物分子具有明顯的雙光子吸收、三光子吸收性質和較強的頻率上轉換熒光。根據非線性透過率法測得該化合物在的雙光子吸

2、收系數為，在的三光子吸收系數為×一。關鍵詞：雙光子吸收；三光子吸收；頻率上轉換熒光中圖分類號：文獻標識碼：文章編號：一（）一一帥）弋刪蛐唧鋤蚴嘶麗，妒釅，礦，兀一（，鋤；，血，】（；百耐，）觚抓疵：（一一一（一卜），）（一一一譏）一）矛謝刪面，刪朗枷鋤，）【蟬，血×：；的區域出現在需要的波長范圍中。所以設計優化分子結構成引言為非線性材料運用中最關鍵的一步。目前，我們在一些毗啶鹽分子，偶氮苯分子，香豆素分子，咔唑類分子，芴類衍生物分子近年來，具有雙光子吸收或三光子吸收的非線性材料在激光安全防護，生物細胞活體觀察，三維微結構制造，紅外熒光共焦顯微技術等領域顯示出誘人的應用前景，

3、使得該類材料引起了國內外眾多研究小組的興趣。從結構設計、分子合成到性能表征、科研應用，多光子材料的研究獲得了很大的發展。考慮到這類非線性吸收的幾率遠遠低于線性吸收，所以在上觀察到了明顯的多光子吸收現象。但是能同時觀測到其雙光子。三光子吸收及頻率上轉換熒光的分子并不多見。我們在染料分子研究過程中，發現，口惡二唑基團是一個良好的吸電子基，并且分子具有較好的共平面性，有利于電荷在其間傳輸。以該基團為基礎單元，我們設計了一系列分子，經實驗研究發現，這些，一口惡二唑衍生物具有良好的多光子吸收性能。進一步，我們設計了兀型推拉電子結構的分設計分子結構的時候需要考慮能級的是否合理，使非線性吸收收稿日期：一修訂

4、日期：基金項目：江蘇省自然科學基金項目（）砌：萬方數據第期黃維等：”型口惡二唑衍生物多光子吸收和多光子熒光特性研究子，并用納秒、飛秒不同脈寬的激光對該分子進行了非線性吸收及熒光特性的研究。研究結果證明，這個結構的分子具有超寬的非線性吸收范圍和高效的頻率上轉換熒光效率。在今后非線性材料分子單元結構的設計上，這無疑提供了一個具有參考價值的選擇。理論坐掣一一對（）一口（）一（）（）其中，、分別代表線性吸收系數，雙光子吸收系數和三光子掣一一日（）（）解得，透射光強與入射光強的關系可以表示為地）一學（）其中，（）分別是入射光強和透射光強，為激光脈沖與介質的相互作用長度。雙光子吸收系數可以通過測量在給定光

5、強下介質的透射率來確定。這種方法稱為雙光子吸收的非線性透過率法。同理，如果在更長的波長范圍上只考慮三光子吸收的貢掣：一”（）（），（）一：！蘭（）托；當入射光強為空問高斯線型，以非線性透過率法作為測量手段，描述三光子吸收過程的公式可以表示為礙一急一蛭篙半是只考慮三光子吸收的非線性透過率。在實驗中涉及到的波段，樣品線性吸收極小。加入比色皿鏡面反射等損耗，實測到的透過率可以表示成（）已知在確定濃度下，樣品的值可以表示為：矗×（）是樣品濃度（單位），為阿佛加德羅（）常數，晚代表樣品的三光子吸收截面，是一個獨立于濃度，能表征材料三光子吸收性能的量，單位卵。實驗及結果討論分子結構本文中研究的是

6、不對稱結構的丌一共軛體系的，一口惑二萬方數據唑衍生物一（一一一（一叔丁基苯基）一，一口惡二唑一苯基乙烯基）一苯基一二苯胺。化學結構式如圖所示。三苯胺基是一個給電子基團（或稱為推電子基），從其中一個苯環連接到苯乙烯基，因為都是單雙鍵交替的共軛結構，讓共軛鏈變得更長了。苯乙烯基的另一側接的就是吸電子基（拉電子基），一口惡二唑。此結構保證了從給電子基到吸電子基的全共軛性質，電荷能有效地在體系中傳輸。共軛區域在圖的三維結構式中用虛線表示出來，叔丁基苯基連在口惑二唑基的一端，一方面增長了共軛鏈長度，另一方面它作為天線基團能匹配泵浦光波長，使分子吸收范圍增大，更加有利于其非線性吸收性質的研究。，一一“一一

7、；澎夕？，一？，一，？圖（叔丁基苯基），凸寇；二唑苯基卜乙烯基）一苯基一二苯胺化學結構式及三維電子結構式魄山盯刪蚋曲鋤船：線性吸收及單光子熒光圖是化合物在濃度為×一二氯甲烷溶液中的吸收光譜。由艱掃描分光光度計（硝）測得。冀七圖化合物在二氯甲烷溶液中的單光子吸收譜晷血瑚強廿蚰珊呻瞳血嘎從吸收譜中可以看到化合物在溶劑中有兩個吸收峰，分別位于和。根據芳香族化合物的紫外光譜分析規則，長波長的吸收峰對應著分子內電荷轉移態的吸收，短波長的吸收峰顯示的是芳香環的吸收。般來說，這種不對稱型的分子易受溶劑環境的影響，不同極性的溶劑得到的吸收譜峰值位置會略有移動。測量結果反映出該分子的線性吸收主要集中在

8、小于波段的范圍內，在大于后的長波長范圍幾乎沒有吸收。在×稀溶液中，該化合物具有很強的單光子熒光。用穩態熒光光譜儀（）測得的單光子熒光譜如圖（）所示。在啪的光激發下，觀察到明亮的綠色熒光，熒光光譜峰值位于附近。圖化合物在二氯甲烷溶液中的單光子。雙光子熒光譜喀咖刖辮咖蝕聃（）蛆吣珊嘶喇瑚代咖蝕伐珊（）珊璉娼、樹（蜘【蜘蚰雙光子吸收及上轉換熒光在處，我們利用納秒激光系統測量了該分子在二氯甲烷濃溶液（）中的雙光子吸收性質。該波長遠離線性吸收區，且恰好位于單光子吸收峰兩倍處。：鎖模激光器及光學參量振蕩器（）均是美國公司產品，經出來的脈沖激光具有發散角，重復頻率，脈沖寬度特征參數。利用非線性透過

9、率法得到輸人一輸出關系特征曲線與用雙光子吸收公式（）擬合得到的曲線符合得很好，可以判斷在入射光激發下，溶液的吸收基本全來自于溶質分子的雙光子吸收。擬合得到化合物分子在處二氯甲烷溶液中的雙光子吸收系數為。輸入一輸出關系萬方數據光電字澈光塑？午第卷特征曲線如圖所示。三光子吸收及上轉換熒光一化合物二氯甲烷溶液的三光子吸收及三光子泵浦的頻率上轉換熒光用：飛秒振蕩器，光學參量放大器系統（，）和測定。該波長可調協飛秒激光系統能產生具有脈沖寬度，發散角，重復頻率特征參數的超短脈沖。在范圍內，即單光子吸收三倍波長范圍，經測量發現該溶液同樣具有明顯的非線性吸收及光限幅性質。三光子吸收（）峰位于啪附近，根據前面的

10、三光子吸收理論公式（），擬合得到的三光子吸收系數為×，三光子吸收截面為×一一。在整個波段，在飛秒脈沖的泵浦下均能觀察到明亮的頻率上轉換綠色熒光，圖給出了三光子泵浦激發的上轉換熒光與單光子熒光的對比光譜。和雙光子熒光類似，三光子熒光峰也較單光子熒光峰有微小的波長紅移，其原因也重言鼉暑善圖化合物溶液在腫時透射光經與入射光強關系特征曲線喀昀棚刪娜蚓姍咖柵岫籌豁竺籮竺嬉蘭罄端圖化合物溶液的三光子泵浦頻率上轉換熒光與單光子熒光對比晷（岫倒咖瓢娌舢群恤哦帆倒咖眥咖塒珊刪嘎煳臼第期黃維等：丌一型口惡二唑衍生物多光子吸收和多光子熒光特性研究極有可能是高濃度溶液中的再吸收機理造成的。基本上這

11、三個熒光峰的位置重合，也在試驗上證明了三光子吸收，雙光子吸收的存在。多光子泵浦上轉換熒光過程是：同時吸收多個光子使處于基態的化合物分子躍遷到激發態高振動能級，然后弛豫到第一激發態的最低振動能級，最后通過輻射形式放出光子回到基態。所以這個熒光峰對應的光子能量表示的是激發態最低振動能級到基態最高振動能級的能量差。結論具有給電子基一共軛中心一吸電子基（釅）結構的有機化合物一（一一（一叔丁基苯基）一，一口惡二唑一苯基）乙烯基）一苯基一二苯胺的線性吸收，雙光子吸收，三光子吸收，單光子熒光，雙光子熒光，三光子熒光等光學物理性質進行了系統的研究。在和衄處分別測得其在二氯甲烷（玎）溶液中的雙光子吸收系數為，三

12、光子吸收系數為×一。同時該分子在約的超大范圍內，均能觀察到頻率上轉換的綠色熒光，使得它在多光子泵浦熒光顯微術，生物標記等領域具有極大的應用前景。具有良好非線性性質的，一口惡二唑衍生物也為設計具有多光子吸收系數的材料提供了有益參考。參考文獻：卜，正舊，肛舊，。時¨仔婦。刪叔；咖臨刪（光電子激光），（）：（¨），州¨叫吶嶙惻¨。，（）：，萬方數據嘲，臥，舊爭愀。盯，腳搬；硼磚（光電子激光），（）：（）嘲了、，（）一（一肋）（）舊昏州）吶凸（：怕，（）：嘲，嚏）爭吼舊郇唧¨）剮蛔砌幅，（）：（）嘲，融。時咖（），一一（，）卜一）一姻倒研筘，

13、（）：一（），吣眥（）唧酣，（）：【，酣，舛瞄。剛鯽，（）：，越啪膪，：，。咖喲，（）：（，一洲射鎬把）作者簡介：黃維（一），女，博士研究生主要從事有機小分子材料的非線性特性實驗及理論研究D-A型噁二唑衍生物多光子吸收和多光子熒光特性研究作者：作者單位：黃維， 朱拓， 陳國慶， 劉暢， 呂昌貴， 錢鷹， 崔一平， HUANG Wei， ZHU Tuo，CHEN Guo-qing， LIU Chang， LU Chang-gui， QIAN Ying， CUI Yi-ping黃維,劉暢,呂昌貴,崔一平,HUANG Wei,LIU Chang,LU Chang-gui,CUI Yi-ping(東南

14、大學先進光子學中心,南京,210096)， 朱拓,陳國慶,ZHU Tuo,CHEN Guo-qing(江南大學理學院,無錫,214122)， 錢鷹,QIAN Ying(東南大學化學化工學院,南京,210096)光電子·激光JOURNAL OF OPTOELECTRONICS·LASER2007,18(12)刊名：英文刊名：年，卷(期)：參考文獻(10條)1.ZHAO Pei-de;CHEN Ping;TANG Guo-qing Photophysical properties of the chlorophyll derivative undertwo-photon exc

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