偶氮聚合物光致异构效应实验研究 

摘  要
本研究论文针对偶氮高分子聚合物的光致异构特性进行了深入的探讨，获得了一些创新性的研究成果，本文以国家自然科学基金项目“偶氮聚合物光致异构转化的近场观察和定量分析(60377004)”为依托，主要进行了以下四个方面的研究：
1、首先是构建了一套偶氮高分子聚合物因偏振光照射而产生光致异构效应的宏观各向异性测量实验系统。在这个平台上完成了材料研究和多种原理实验，获得了大量准确可*的实验数据；
2、在偶氮高分子聚合物中，添加不同间距分布的Ag纳米粒子，利用He-Cd激光激发薄膜样品中Ag纳米粒子的等离子体共振效应，在一定程度上提高了偶氮聚合物光致异构的效率；另外，研究了取代基与纳米Ag粒子的相互作用对光致异构的影响。
3、开展了利用偏振全息技术在偶氮苯侧链聚合物薄膜上记录全息相位光栅的研究。从理论和实验两方面分析了不同的偏振全息模式、偶氮高分子聚合物材料、全息曝光时间对相位光栅衍射效率的影响,记录了可重复擦写的全息相位光栅。
4、开展了偏振调制与解调方法测量双折射参数的研究，进行了偏振调制解调的理论分析和公式推导，并将该技术初步应用于各向异性材料的相位解调实验；进行了轴对称相位延迟片的制作方法研究，首次在偶氮薄膜样品上得到了具有轴对称相位分布的延迟片。
本文完成的这些工作，为建立偶氮光致异构的动力学模型提供了实验依据，同时也在一定意义上拓宽了偶氮材料的应用领域，为这种新颖的光子学材料的研究提供了新的思路。
关键词：偶氮聚合物 光致异构 偏振全息 相位测量
 
Abstract
The photo-induced isomerization was deeply investigated in this thesis. Several innovations were obtained. There are four primary research aspects as follows.
1. An anisotropy measurement experiment system was established to investigate the isomerization induced by the polarized light of the azo polymer. The researches of optical material and experiments were done with this system. Many exact and trusty experiment results were obtained.
2. Azo polymer has been doped with silver nano-particles of different spacing distance. He-Cd laser has been used to excite the plasmon resonance effect of the silver nano-particles. These experiments have advanced the photo-induced isomerization efficiency. In addition, the photo-induced isomerization under the influence of the reciprocities between side-chains and silver nano-particles has also been investigated.
3. The investigation of recording holographic phase grating on azobenzence polyester film with polarization holography has been done. The influence of different polarization holographic modes, different azobenzence polyester materials and different exposure time on the diffraction efficiency also have been explored and analyzed both theoretically and experimentally. After the experiments, the best situation has been confirmed. Under the situation, the kind of rewritable phase grating has been fabricated.
4. The polarizing modulation and demodulation technology for the measurement of birefringence was investigated. Academic analysis and expressions calculating were accomplished. Axial symmetry phase retardation plates were fabricated on the azo polymer films firstly.
These researches which accomplished by the thesis provided a series of experimental evidences for the model of photo-induced isomerization of azo polymer. And the applied field of this kind of material was extended. A new idea for the research of this kind of optical material also was provided.
Keywords：Azo polymer，Photo-induced isomerization，Polarization holography，Phase measurement
目  录
第一章 前  言 1
1.1 偶氮聚合物研究进展 1
1.2 光化学基本原理 2
1.3 偶氮聚合物的光致异构效应 3
1.4 光在各向异性介质中的传播 6
1.4.1 双折射产生的理论分析 6
1.4.2 一般的双折射参数测量方法 8
1.5 本论文的研究内容和章节安排 11
第二章 掺杂银纳米粒子对光致异构效应的影响 12
2.1 等离子体共振效应 12
2.2掺银偶氮聚合物材料制备 13
2.2.1 偶氮聚合物的合成 13
2.2.2纳米银掺杂偶氮聚合物薄膜的制备 16
2.3光致异构效应远场测量实验 17
2.3.1偶氮聚合物光致异构测量实验系统 17
2.3.2掺Ag纳米粒子偶氮光致异构实验分析 20
2.4 本章小结 23
第三章 偏振全息技术理论分析 24
3.1 偏振全息技术 24
3.2 不同模式偏振全息分析 25
3.3 相位光栅衍射效率分析 30
3.3.1正弦形振幅光栅衍射效率分析 31
3.3.2正弦形相位光栅衍射效率分析 33
3.4 本章小结 34
第四章 偏振全息记录可重复擦写偶氮相位光栅 35
4.1 制作偶氮全息光栅的实验条件 35
4.1.1 偏振全息模式的选择 35
4.1.2 偶氮材料的选择和制备 36
4.1.3 曝光时间的选择 39
4.2可擦除偶氮相位光栅的制作 39
4.3 本章小结 46
第五章 基于偏振调制解调技术的双折射测量方法研究 47
5.1 晶体的双折射 47
5.2 偏振调制与解调方法研究 48
5.2.1理论计算 48
5.2.2 实验测试结果和数据分析 52
5.3 在偶氮薄膜上制作轴对称相位延迟片的方法研究 54
5.3.1圆分布偏振光介绍 54
5.3.2轴对称相位延迟片的制作方法 55
5.3.3轴对称相位延迟片的检测和使用原理 56
5.4 本章小结 58
第六章 结束语 59
6.1 本文总结 59
6.2 后续工作 60
致  谢 61
参考文献 62
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