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题名: 高分子薄膜双光子吸收截面的超短脉冲激光表征实验研究
学位类别: 博士
授予单位: 中国科学院长春光学精密机械与物理所
授予地点: 长春光学精密机械与物理所
导师: 王希军
关键词: 双光子
双光子吸收截面
高分子薄膜
其他题名: The Experimental Study of Two-Photon Absorption Cross-Section of Polymers with Ultrashort Pulses
学位专业: 光学
中文摘要: 双光子吸收有机材料在三维光存储、光学微加工、双光子荧光显微术、上转换以及光动力学医疗等领域中具有诱人的应用前景，引起了国内外研究者的高度重视。随着激光技术的发展，双光子吸收截面的测量方法也逐渐发展起来，但目前的测试结果还存在很大误差。因此，开展对有机材料双光子性能表征技术的研究具有重要的意义。
本文围绕有机材料的双光子性能表征实验，从提高有机材料双光子吸收截面的测量精度出发，针对高分子薄膜的双光子性能表征中存在的灵敏度低、测试易受干扰的问题，通过选择高功率表征工作点及测试方法，测量高分子薄膜的量值，并对实验结果作了初步分析。主要研究内容如下：
1.从半经典理论出发，采用单电子模型和偶极子近似，利用初等量子力学二级含时微扰方法，推导了双光子吸收速率与激发光的强度平方成正比的关系，在哈密顿近似下给出了有机染料双光子吸收截面的表达形式及量级。
2.对双光子诱导透射率法实验条件进行了研究，数值仿真模拟了激发光源的光强、溶液浓度、被测样品的双光子吸收系数以及被测样品的有效厚度对双光子诱导透射率法测量结果的作用，确立了表征实验方案设计的工作点选取范围和依据。
3.完成了表征实验的锁模脉冲皮秒激光器的研究。设计出了腔长为3m的Z型折叠腔并对谐振腔的稳定性进行了分析。利用半导体可饱和吸收镜锁模，在连续锁模条件下实现了重复频率为50MHZ、平均功率2W、脉冲宽度约20ps的稳定的脉冲种子输出，为材料表征工作提供了稳定的激发光源。
4.基于双光子诱导透射率法，选择高功率密度激发工作点，对罗丹明6G的双光子吸收截面进行了测量，验证了表征实验方案的可行性。
5.建立了固体薄膜双光子吸收性能的表征模型，并给出了理论计算公式。通过选择皮秒高激发工作点，采用非线性透过率法对多个等同膜进行测量，首次得到了偶氮类高分子薄膜的双光子吸收截面数据。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
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高分子薄膜双光子吸收截面的超短脉冲激光表征实验研究.李德胜[d].中国科学院长春光学精密机械与物理所,
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有机溶液的z-scan测试方法研究,已知br2在有机溶液,dayz测试服,dayz测试服务器,dayz测试版,z7 max 测试,z智商测试,npcscan,多维铁口服溶液
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有机溶液的z-scan测试方法研究
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3秒自动关闭窗口CdTe量子点与罗丹明B水溶液体系下的双光子激发荧光共振能量转移
采用时间分辨荧光光谱技术研究了在双光子激发下不同尺寸的量子点与罗丹明B之间的荧光共振能量转移.研究结果表明,在800 nm的双光子激发条件下,体系间能量转移效率随着供体吸收光谱与受体荧光光谱的光谱重叠程度增加而增加;理论分析表明,供体和受体间的F?rster半径增加是导致其双光子能量转移效率增大的物理原因.同时,研究了罗丹明B浓度对荧光共振能量转移效率的影响.研究结果表明,量子点的荧光寿命随着罗丹明B浓度的增加而减小;量子点与罗丹明B之间的荧光共振能量转移效率随着罗丹明B浓度的增加而增加;当罗丹明B浓度为3.0×10-5mol·L-1时,双光子荧光共振能量转移效率为40.1%.1引言半导体量子点(quantum dots,QDs)由于其独特的光电性能,在光电器件、生物标记等领域受到科研工作者的广泛关注[1 4].如邱柳等[5]对单模腔内两个量子点的自发辐射现象进行了数值模拟;蒋童童等[6]报道了通过将Cd Se量子点耦合进Ag纳...&
(本文共8页)
权威出处：
能量从激发态的粒子转移到基态的粒子,或者在两个均处于激发态的粒子之间的转移的过程,称为能量转移过程。能量转移理论,特别是荧光共振能量转移理论(FRET),作为一种重要的理论,在诸多科研领域,尤其是生物领域,占有愈发重要的地位。同时,双光子吸收效应,作为三阶非线性效应的一种,是强激光作用下光与物质相互作用的现象。相对于单光子吸收过程,双光子吸收效应具有的优秀的空间选择性,高穿透性等优良特性,使得其在诸多领域上可以大展拳脚。而量子点,作为一种在能量状态上可以呈现类似原子的分立能级结构的新兴材料,展现出诸如波长可调,荧光效率高,稳定性强等等优异的光学特性,亦成为目前研究的一大热点。众所周知,生物组织由于其独特的性质,对研究方法要求较高,如安全性,需要实时观测,特殊的波长,需要精确定位等。通过将荧光共振能量转移理论,量子点,双光子吸收过程相结合,将会对生物学奥秘的探索大有裨益。对量子点-有机染料的双光子荧光共振能量转移现象的研究具有十分...&
(本文共71页)
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1引言溶菌酶(Lysozyme)作为一种能水解致病菌中黏多糖的碱性酶,具有抗菌、消炎、抗病毒等作用,被广泛应用于医药、食品工业、生物工程等方面。目前常用的检测方法包括紫外可见分光光度法[1]、浊度测定、共振光散射法[2]、光电比色法、表面增强激光解吸电离飞行时间质谱[3]、放射免疫试验、ELISA[4]等方法。荧光共振能量转移(FRET)是一种非辐射能量跃迁,通过分子间的电偶极相互作用实现供体和受体之间的能量转移,要求供体荧光量子产率高、供体的发射峰与受体的吸收峰有很好的重叠。量子点作为一种新型荧光纳米材料,具有高荧光量子产率、激发光谱宽、发射光谱窄、发射峰位可调等良好的光学性质,作为一种FRET供体为人们所关注。目前,FRET已广泛应用于金属离子测定[5-6]、蛋白质分析[7-9]、生物分子荧光探针[10-11]等方面。本文合成了以硫代乙醇酸为稳定剂的CdTe,并以CdTe为能量供体、罗丹明B为能量受体建立FRET,并在最优试...&
(本文共5页)
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荧光共振能量转移(FRET)也称为非辐射能量转移,即处于激发态的供体以偶极-偶极相互作用形式将激发能转移给其邻近的处于基态的受体。以荧光共振能量转移为基础的均相免疫分析方法不仅可以测定生物大分子(抗原、抗体),在小分子(半抗原)的测定上也具有独特的优势,是最简便的均相测定方法之一[1-3]。量子点是一种新型荧光纳米材料,与传统荧光染料共振能量转移体系相比,基于量子点的荧光共振能量转移体系具有以下优点:(1)量子点具有较高的荧光共振能量转移效率;(2)量子点的发射光谱可以通过调节量子点的组成或尺寸使供体(量子点)的发射光谱和受体(染料)的吸收光谱达到最大的重叠[4-7]。本文在合成CdTe量子点的基础上,研究了以CdTe量子点为供体,罗丹明6G(Rh 6G)为受体的荧光共振能量转移体系。研究表明:构建的CdTe量子点(供体)-罗丹明6G(受体)荧光共振能量转移体系在磷酸盐缓冲溶液(PBS)中有较好的转移效果;pH值和NaCl浓度变...&
(本文共4页)
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荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)是一种非辐射能量跃迁,通过分子间的电偶极相互作用,将给体激发态能量转移到受体激发态的过程.能量转移的效率和给体的发射光谱与受体的吸收光谱的重叠程度、给体与受体的跃迁偶极的相对取向、给体与受体之间的距离等因素有关.目前,荧光共振能量转移技术已应用于无机离子的测定[1,2]、维生素的测定[3,4]、蛋白质分析[5]以及作为核酸荧光探针[6]的研究等诸多领域.传统的荧光共振能量转移技术,所用给体和受体大多为有机荧光染料.由于吸收光谱窄,发射光谱伴有拖尾,这样会影响给体发射光谱与受体吸收光谱的重叠程度,而且给、受体发射光谱产生相互干扰.量子点是一种新型荧光纳米材料,相对于传统有机荧光染料分子,量子点的发射光谱窄而且不拖尾,因而以量子点为给体的荧光共振能量转移,可减少给体与受体发射光谱的重叠;量子点的激发光谱范围较宽,当它作为能量给体...&
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荧光共振能量转移(FRET)技术作为一种有效的光物理分析方法被广泛应用于分子间距离和分子结构的测定以及生物学方面[1].其中,基于量子点的FRET在生物大分子相互作用[2~4]及生物传感器[5,6]等方面的研究已成为热点和FRET领域发展的一个有意义的新方向[7].牛血清白蛋白(BSA)的氨基酸序列与人血清白蛋白(HSA)非常类似,经常作为模型蛋白用于研究外源物质与蛋白质之间的相互作用[8].近年来,研究量子点与BSA相互作用已引起关注.Shao等[9]采用毛细管电泳和荧光相关光谱法[10]研究了CdTe量子点与BSA之间的相互作用,认为两者之间的相互作用主要是静电引力;Zhao等[11]在评估CdTe量子点对BSA的毒性过程中发现,氢键和范德华力是稳定CdTe量子点-BSA复合物的主要结合力;本课题组[12]研究发现,在CdTe量子点与BSA形成复合物的过程中主要的相互作用为疏水作用和配位作用.但目前对量子点与BSA的作用机理...&
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荧光共振能量转移(FRET)是一种非辐射能量跃迁,通过分子间的电偶极相互作用,处于激发态的供体将能量转移到受体激发态的过程。能量转移的效率与供体的发射光谱和受体的吸收光谱的重叠程度、供体与受体之间的距离、供体与受体的跃迁偶极的相对取向等因素有关。目前,FRET技术已应用于无机离子的测定[1]、葡萄糖的测定[2]、蛋白质的分析[3]以及药物残留分析[4]等诸多研究领域。量子点(QDs)作为一种新型荧光纳米材料,由于其具有荧光量子产率高、激发光谱宽、发射光谱窄、发射波长可调、抗光漂白等良好的光学特性,已逐步取代了传统的荧光染料,作为一种新的FRET供体广泛应用于共振能量转移技术[5-8]。研究表明,量子点不仅可以作为FRET供体,也可以作为FRET受体,目前同时使用量子点作为FRET供体和受体的研究报道还比较少[9-11]。供体及受体的发光波长对FRET效率具有重要的影响。本文在合成不同尺寸的水溶性CdTe QDs的基础上,分别以C...&
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