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1、關(guān)于雙光子吸收截面的幾種測量方法 雙光子吸收 當(dāng)光束通過非線性介質(zhì) 時 ， 介質(zhì)同時從光束中 吸收兩個光子來激發(fā)物 質(zhì)系統(tǒng) ， 引起光束的衰 減 。 一種三階非線性效應(yīng)過 程 ， 可以出現(xiàn)在具有對 稱中心的晶體和各項(xiàng)同 性介質(zhì)中 。 1 2 1E 2E 當(dāng)兩束光的頻率相同或者只有光強(qiáng)為 I的一束 光在介質(zhì)中傳播時 ， 雙光子吸收過程的表達(dá) 式為： 式中： 2dI I dz 3 22 0 2 cn 通常 ， 雙光子吸收的強(qiáng)弱用雙光子吸收截面 來表示： chN Nc為單位體積的分子數(shù) 測量雙光子吸收截面的方法 非線性透過率法 Z-掃描方法 雙光子誘
2、導(dǎo)熒光法（上轉(zhuǎn)換熒光法） 雙光子瞬態(tài)吸收光譜法 非線性透過率法 0 0 11N n I LT IL 0 11NT IL chN 0 0 11N n I LT IL 均勻光束 高斯光束 通過改變?nèi)肷涔鈴?qiáng)的強(qiáng)度 ， 得到隨入射光強(qiáng)變化的非 線性透過率 。 用公式對實(shí) 驗(yàn)中獲得的隨入射光強(qiáng)變 化的非線性透過率數(shù)據(jù)進(jìn) 行擬合 ， 求得非線性介質(zhì) 的雙光子吸收系數(shù) ， 并可 進(jìn)一步求得雙光子吸收截 面 。 非線性透過率法 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)裝置簡單 ， 測量方便 ， 處理數(shù)據(jù)容易 。 缺點(diǎn)： （ 1） 待測介質(zhì)濃度高時 ， 線性吸收會比較大 。 （ 2） 入射光強(qiáng)度很高
3、時 ， 其它機(jī)制的吸收會對非 線性吸收過程有貢獻(xiàn) 。 （ 3） 當(dāng)受激輻射 、 放大自發(fā)輻射 、 光散射等過程 有重要影響時 ， 比實(shí)際值偏小；當(dāng)激發(fā)態(tài)吸收 等過程有重要影響時 ， 比實(shí)際值偏大 。 Z-掃描方法 靈敏度高，單光束測量 缺點(diǎn)與非線性透過率法類似。 雙光子誘導(dǎo)熒光法（上轉(zhuǎn)換熒光法） 對于很多有機(jī)染料分子 ， 雙光子吸收后將伴隨著 熒光輻射過程 ， 其熒光發(fā)射波長比激發(fā)光的波長 短 ， 并且熒光強(qiáng)度與激發(fā)光強(qiáng)度之間的依賴關(guān)系 為平方關(guān)系 。 通過測量介質(zhì)的雙光子誘導(dǎo)熒光 ， 也可以得到雙光子吸收截面值 。 雙光子誘導(dǎo)熒光法（上轉(zhuǎn)換熒光法） 可以有效排除其
4、它非線性效應(yīng)所產(chǎn)生的影響 ， 準(zhǔn)確地測量介質(zhì)真實(shí)的雙光子吸收截面： 入射光強(qiáng)和溶液濃度比非線性透過率法分別低 1和 3個數(shù)量級，相對于雙光子吸收來說，其它 非線性效應(yīng)的貢獻(xiàn)被大大減小。 利用單色儀可以把雙光子誘導(dǎo)熒光和其它非線 性產(chǎn)生的效應(yīng)區(qū)分開來。 由于熒光強(qiáng)度和激發(fā)強(qiáng)度之間為平方關(guān)系，根 據(jù)其偏離程度，可以進(jìn)一步減小激發(fā)光強(qiáng)，以 避免這些效應(yīng)對測量雙光子吸收的影響。 雙光子誘導(dǎo)熒光法（上轉(zhuǎn)換熒光法） 比較待測樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品（具有已知 ）的雙光子誘 導(dǎo)熒光，求得待測樣品的 。 2 1 1 21 1 2 2 Fc Fc 2 2F K N L I 1：標(biāo)準(zhǔn)樣品
5、2：待測樣品 F：雙光子誘導(dǎo)熒光強(qiáng)度 ：熒光量子效率 c：樣品濃度 L：樣品通光長度 N：熒光團(tuán)數(shù)密度 K：無量綱常數(shù) 雙光子誘導(dǎo)熒光法（上轉(zhuǎn)換熒光法） 準(zhǔn)確度高，但是必須首先測出樣品的熒光量子 效率，準(zhǔn)確度很大程度上依賴于所選擇標(biāo)準(zhǔn)樣 品。 對實(shí)驗(yàn)光學(xué)裝置要求較高。尤其對熒光收集系 統(tǒng)，必須保證兩次測量熒光時的熒光收集效率 是相同的。 難以測出非熒光材料的雙光子吸收截面。 雙光子瞬態(tài)吸收光譜法 由激發(fā)態(tài)泵浦 -探測瞬 態(tài)吸收光譜法發(fā)展而來， 是唯一能精確測出非熒 光材料雙光子吸收截面 的方法。 能將直接的雙光子吸收 和通過中間實(shí)能級實(shí)現(xiàn) 的連續(xù)分布吸收區(qū)分開 來。 和雙光子誘導(dǎo)熒光法類 似，該方法也是通過比 較待測樣品和已知雙光 子吸收截面的標(biāo)準(zhǔn)樣品 來求得待測樣品的 。 雙光子瞬態(tài)吸收光譜法 2 1 1 1 21 1 2 2 2 e x g r e x g r Ac 根據(jù)以下公式可得到待 測樣品的雙光子吸收截 面： 1：標(biāo)準(zhǔn)樣品 2：待測樣品 A：雙光子激發(fā)下瞬態(tài)吸收為最 大的波長 max處的吸收變化值 c：樣品濃度 ： max處 單光子吸收截面 謝謝大家！
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