双光子吸收截面(精) - 360文档中心

非线性光吸收与光折射-副本

1 (A B)I'
（1）：弱光情况 I ' 0 n 10N n0
（2）：单重态情况 ST S ,T A 1, B 0
Rs

S 0
,I'

I Ic
, Ic

0 S
n

1

1 RS 1 I
I '
'
0
N
22/32
（2）：单重态情况 ST
1 I / Ic
三阶非线性光吸收是饱和吸收的线性近似。
dE(z) i P (3) (z) dz 20cn0
考虑非线性吸收
P (3) 30 (3) (;, ,) | E|2 E
|E|2 2I
0cn0
dE(z) E(z)
dz
2
P(3) (z)

i
21, 23,31 : 弛豫时间
速率方程为
dn2 dt
0I
n1

n2
21
n2
23
N n1 n2 n3
dn3 n2 n3
dt 23 31
5/32
速率方程为
dn2 dt

0I
n1

n2
21
n2
23
dn3 n2 n3
dt 23 31
dn2 0In1 n2 n2
dt
S 0 ST
dn3 n2 n3
dt ST T 0
0In1 n2 n3
ST T 0
N n1 n3
n1 n2 n3 N
n1

双光子吸收——精选推荐

4.3 双光子吸收用红宝石激光照射掺铕的氟化钙晶体时，探测其荧光光谱时发现了红宝石激光的倍频光谱。

但是1、该材料不存在与单个红宝石激光光子对应的任何激发态，因此不能用连续吸收两个红宝石激光光子来解释；2、该材料为立方晶体，具有反演对称性，因此不存在(2)χ，不会出现二次谐波的频率。

唯一的解释是同时吸收了两个光子。

更一般地，当频率分别为1ω、2ω的两束光通过非线性媒质时，如果1ω+2ω接近媒质的某个跃迁频率0ω，媒质就会从每一束光波中同时各吸收一个光子，而引起两束波的同时衰减，这就是双光子吸收，如图4.3-1所示。

j g 宇称相同图4.3-1 双光子共振设媒质中只传输两束光，而且没有二阶非线性效应，或者不满足产生和频、差频和二次谐波相对应的相位匹配条件，同时不满足产生三次谐波的相位匹配条件，而1ω+2ω对应与媒质的某个跃迁频率0ω。

这时只需考虑辐射场之间的耦合作用所产生的结果，所以必须考虑频率为1ω和2ω的三阶非线性极化强度：(3)*101221221()6(;,,)()()()χ=−−P E E E M ωεωωωωωωω (4.3-1)(3)*202112112()6(;,,)()()()χ=−−P E E E M ωεωωωωωωω (4.3-2)耦合方程：2(3)1112212121(,)3(;,,)(,)(,)dE z i E z E z dz k c ωωχωωωωωω=−− (4.3-3) 2(3)2221121221(,)3(;,,)(,)(,)dE z i E z E z dz k c ωωχωωωωωω=−− (4.3-4) 由于12+ωω接近媒质共振频率，因此(3)1221(;,,)−−χωωωω，(3)2112(;,,)−−χωωωω.中的实部与虚部都应当是有限值，在方程中都必须考虑。

非线性极化率的实部具有完全对易对称性，即：Re{(3)2112(;,,)−−χωωωω}=Re[(3)1221(;,,)−−χωωωω]=χ (4.3-5) 非线性极化率的虚部，可以从式(1.3-23)得到：4(3)212211************Im (;,,)Im {[()()(0)]}23()()()()−=+−+++×−−+Ne B A F F F m F F F F χωωωωωωωωεωωωωωω 2201()=−−F i ωωωΓω由于1ω+2ω≈0ω，因此1ω，2ω，12−ωω都远离共振频率0ω，这样(0)F 、12()−F ωω、2()F ω、1()F ω等都是实数，这样：42(3)221221121230(3)2112Im (;,,)()()Im ()3Im (;,,)Ne A F F F m χωωωωωωωωεχωωωω−−=+=−− 因此，令：Im[(3)2112(;,,)−−χωωωω]=Im[(3)1221(;,,)−−χωωωω]=TA χ (4.3-6)由此可见，不仅极化率张量(3)2112(;,,)ωωωω−−χ和(3)1221(;,,)ωωωω−−χ的虚部相同，而且还与与跃迁频率接近0ω的上下两能级之间的集居数密度差有相同的符号。

双光子吸收法-概念解析以及定义

双光子吸收法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述双光子吸收法是一种用于研究和探索材料和分子结构的前沿技术。

随着科学技术的不断发展，双光子吸收法已成为物理化学领域中一个重要的研究手段。

通过该方法，我们可以更深入地了解物质内部的复杂结构和性质，从而为材料科学、化学生物学等领域的研究提供有力支持。

双光子吸收法的原理相对复杂，但简单来说，它是利用两个光子同时作用于分子或材料时的吸收现象。

与传统的单光子吸收法不同，双光子吸收法能够提供更高的分辨率和更准确的结果。

其基本原理是两个光子在同时作用于目标物质上时，能量的总和正好等于目标分子的激发能级的能量。

因此，通过测量吸收光的强度和频率，我们可以得到目标物质的结构和性质信息。

双光子吸收法在许多领域中具有广泛的应用。

例如，在材料科学中，它可以用来研究纳米材料的光学和电子性质，以及材料的非线性光学行为。

在化学生物学领域，双光子吸收法可以用于研究生物分子的结构和功能，以及分子与细胞相互作用的过程。

此外，它还被广泛应用于光子学、光催化、光电子学等领域。

然而，双光子吸收法也存在一些局限性。

首先，由于双光子吸收过程的低概率性，它通常需要较高的光强和长的激光脉冲宽度，这限制了其在实际应用中的灵活性和可行性。

其次，鉴于双光子吸收法的复杂性和技术要求，研究人员需要具备较高的实验技能和仪器设备，这也限制了其在广泛领域的推广和应用。

总之，双光子吸收法作为一种先进的研究手段，为我们研究材料和分子结构提供了新的途径和突破口。

通过深入了解其原理和应用领域，我们能够更好地发挥它在科学研究和技术创新中的作用，并为未来的研究方向提供更广阔的空间。

1.2 文章结构本文将按照如下结构来展开对双光子吸收法的介绍和分析：第一部分是引言部分，其中包括对双光子吸收法的概述，即双光子吸收法的基本原理、应用领域以及它在科学研究和工程实践中的重要性。

同时，引言部分也会明确文章的结构和目的。

第二部分是正文部分，将重点介绍双光子吸收法的原理。

双光子显微镜

双光子显微镜/view/1428311.htm?fr=ala0_1双光子荧光显微镜是结合了激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术的一种新技术。

双光子激发的基本原理是：在高光子密度的情况下，荧光分子可以同时吸收 2 个长波长的光子，在经过一个很短的所谓激发态寿命的时间后，发射出一个波长较短的光子；其效果和使用一个波长为长波长一半的光子去激发荧光分子是相同的。

双光子激发需要很高的光子密度，为了不损伤细胞，双光子显微镜使用高能量锁模脉冲激光器。

这种激光器发出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量，其脉冲宽度只有100 飞秒，而其周期可以达到80 至100 兆赫。

在使用高数值孔径的物镜将脉冲激光的光子聚焦时，物镜的焦点处的光子密度是最高的，双光子激发只发生在物镜的焦点上，所以双光子显微镜不需要共聚焦针孔，提高了荧光检测效率。

双光子荧光显微镜有很多优点：1）长波长的光比短波长的光受散射影响较小容易穿透标本；2）焦平面外的荧光分子不被激发使较多的激发光可以到达焦平面，使激发光可以穿透更深的标本；3）长波长的近红外光比短波长的光对细胞毒性小；4）使用双光子显微镜观察标本的时候，只有在焦平面上才有光漂白和光毒性。

所以，双光子显微镜比单光子显微镜更适合用来观察厚标本、更适合用来观察活细胞、或用来进行定点光漂白实验。

激光共聚焦显微镜在进行生物样品研究工作中还存在很多局限和问题：一是标记染料的光漂白现象。

因为共焦孔径光阑必须足够小以获得高分辨率的图像，而孔径小又会挡掉很大部分从样品发出的荧光，包括从焦平面发出的荧光，相应的，激发光必须足够强以获得足够的信噪比；而高强度的激光会使荧光染料在连续扫描过程中迅速褪色，荧光信号会随着扫描进程度进行变得越来越弱。

光毒作用是另外一个问题，在激光照射下，许多荧光染料分子会产生诸如单态氧或自由基等细胞毒素，所以实验中要限制扫描时间和激发光的光功率密度以保持样品的活性。

在针对活性样品的研究中，尤其是活性样品生长、发育过程的各个阶段，光漂白和光毒现象使这些研究受到很大的限制。

高聚物双光子吸收材料研究进展

的合成及性质。＊该课题属于青岛科技大学高分子学院与韩国高丽大学合作项目，金由高丽大学资助。资
随之引起的物理和化学变化都发生在该体积内，而在其他位置的光强不足以发生双光子吸收。双光子的吸收能力由吸收截面值表示。
维普资讯
现代塑料加工应用
２００７年第１９卷第３期
Ｍ０ＤＥＲＮＩＡＳＴＩＰＣＳＰＲＯＣＥＳＳＮＧＮＤＩＡＡＰＰＣＡＴ１ＩＩ０ＮＳ
高聚物双光子吸收材料研究进展＊
ｓｐｉｎｐｒｐｅｔａｅｅｅｏｒｔｏｏｒｙｗｓｒｖｉｗｄ．
Ｋｅｒｓｔ — ｈｔｎａｓｒｔｏｃｎｕａｅｙｗｏｄ：ｗｏｐｏｏｂｏｐｉｎ；ｏｊｇｔｄ；ｐｌｍｅ；ａｓｒｔｎｓｃｉｎｏｙｒｂｏｐｉｅｔｏｏ
种现象。双光子吸收是一种重要的光学非线性
效应。在双光子吸收过程中，子能同时吸收２分
个光子，基态Ｓ从Ｏ到达第二激发态Ｓ，由第２再
二激发态Ｓ２无辐射跃迁到第一激发态Ｓ１后发出荧光（ｌｏｅｃｎ）Ｆｕｒｓｅｅ。双光子吸收几率与入射光光强的平方成正比，在密聚焦的条件下，收吸
Ａｂｔａｔ：ｓｒｃＴｈｅｐｌｍｅｓｗｉｈｔ — ｈｏｏｂｓｐｉｎｐｒｐｅｔｏｄｂｅｕｓｄａｉｍ — ｏｙｒｔｗｏｐｔｎａｏｒｔｏｏｒｙｃｕｌｅｓｆｌｂｅｃｕｓｈｅｒｈｉｎｅｉｙａｄｔｎａｉｙＴｈｅａｐｌｃｔｏｆｐｙｅｓｗｉｈｔ — ｈｏｏｂａｅｏｆｔｉｇｈｉｔｎｓｔｎｅｃｔ．ｐｉａｉｎｓｏｏｌｍｒｔｗｏｐｔｎａ — ｓｐｉｎｗｅｅｉｒｕｃｄｏｒｔｏｒｎｔｏｄｅ．Ｔｈｅｒｓａｃｄｖｌｐｍｅｔｏｆｔｏｌｍｅｓｗｉｈｔ — ｏｔｂｅｅｒｈｅｅｏｎｈｅｐｙｒｔｗｏｐｈｏｎａ —

光引发剂的研究现状及进展

光引发剂的研究现状及进展朱俊飞;龚灵;樊彬;李梦炜;赵倩;钱超;陈新志【摘要】紫外光固化技术由于其节能环保等优点被广泛应用于涂料、油墨、胶粘剂等各领域.光引发剂是紫外光固化体系中重要的组成部分,其开发和发展对紫外光固化产品的进步有着重要影响.本文总结了传统光引发剂的分类、主要性能以及合成方法,并指出了光引发剂的发展方向,介绍了各种新型光引发剂的优点和特性以及制备方法.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2010(040)005【总页数】6页(P74-79)【关键词】紫外光固化;芳香重氮盐;芳香酮;酰基膦氧化物;芳香鎓盐;双光子【作者】朱俊飞;龚灵;樊彬;李梦炜;赵倩;钱超;陈新志【作者单位】浙江大学化工系,杭州,310027;浙江寿尔福化学有限公司,浙江缙云,321400;浙江大学化工系,杭州,310027;浙江寿尔福化学有限公司,浙江缙云,321400;浙江大学化工系,杭州,310027;浙江大学化工系,杭州,310027;浙江大学化工系,杭州,310027;浙江大学化工系,杭州,310027【正文语种】中文【中图分类】TQ630.4紫外光固化是指以紫外光为能源,诱导反应性的液体物料快速转变成固体的过程,常用于涂料、油墨、胶粘剂等的制备。

与一般的固化方法相比,紫外光固化具有固化速度快、无需加热、较少使用溶剂、高效节能、固化过程可自动化操作等优点[1]。

我国经济正处于迅速发展时期,环保压力急剧增大,减少涂料、油墨、胶粘剂中的挥发性有机溶剂已成为必然的趋势,紫外光固化技术正是解决这一问题的措施之一[2]。

21世纪以来,我国的紫外光固化产业以很高的速度发展,已成为继美国、日本之后,全球第 3大紫外光固化产品的生产地区[3]。

紫外光固化体系主要由光活性单体、光活性低聚物、光引发剂和助剂4部分组成。

当紫外光照射紫外光固化体系时,将激发分解体系中的光引发剂,生成活性游离基,撞击体系中的双键并反应形成增长链,这一反应继续延伸,使光活性单体和低聚物中的双键打开,交联形成紫外光固化产品[4]。

不同DFT方法的比较与选择

不同DFT方法的比较与选择仅做参考非双杂化泛函的最佳选择：计算碳团簇用B3LYP计算硼团簇用TPSSh计算双核金属用PBE、BP86，勿用杂化(see JCTC,8,908)计算NMR用KT2，M06-L, VSXC, OPBE, PBE0计算普通价层垂直激发用PBE0（误差约在0.25eV），M06-2X也凑合计算电荷转移、里德堡垂直激发，以及各种绝热激发能用wB97XD、CAM-B3LYP、M06-2X计算极化率、超极化率追求稳妥用PBE0，追求精度用CAM-B3LYP、HCTC(AC)计算双光子吸收截面用CAM-B3LYP计算ECD用B3LYP、PBE0计算HOMO/LUMO gap用HSE、B3PW91（整体来说这个好，HSE的杂化参数有点依赖于体系）计算热力学数据（含势垒）用M06-2X（加上DFT-D3(BJ)校正更好）计算多参考态特征强的体系用M11-L计算卤键：M06-2X （及SCS(MI)MP2。

最好用ECP。

基组最好3 zeta+弥散，若不加弥散则CP必须考虑）计算弱相互作用用wB97XD、M06-2X（加上DFT-D3(BJ)校正更好）。

很大体系弱相互作用用PBE-D2/TZVP+Counterpoise且包含DFT-D三体色散校正项其它情况或模棱两可的时候用B3LYP（加上DFT-D3(BJ)校正更好）。

允许更大计算量追求更可靠结果用M11、wB97XD。

---------动能泛函：Thomas-Fermi：由均匀电子气模型推出。

精度太低，一般低估10%动能，是精确动能泛函向rho的Taylor展开的一阶项。

LDA系列。

明显低估了gap。

Xα：Slater 1951年提出的LDA交换泛函。

X代表eXchange，可调参数α原先为1，为3/4时对原子和分子体系更好。

为2/3时与Dirac推出来的一样VWN3：LDA相关泛函。

高斯中默认用的VWN，比VWN5略好。

有拟合参数。

双光子光聚合反应(精)

双光子光聚合反应
房德仁刘中民
导师
研究员
1 概述
-Mayer提出双光子吸收理（Ann.Physik,1931,9:273~295）； 20世纪60年代由实验观测所证实 (Phys.Rev.Lett,1961,39:1347~1348) 但由于缺少大的双光子吸收截面材料（均小于 10-48cm4•s/photon），限制了其应用研究。 20世纪90年代后，大双光子吸收截面有机分子被逐渐发现（10-46cm4•s/photon）。如双光子上转换激光、双光子光限幅、双光子三维光存储、双光子光动力学疗法、双光子光聚合等
三维操控和微加工

一个立体的复杂整体结构，材料在不同的部位的尺寸和形状都不同时，利用现有的精密机械尚无有效的方法实现。如非球面透镜的加工，特别是微型非球面透镜是目前的技术难题之一，双光子聚合可以用来解决该问题。Kawata将计算机辅助设计和双光子聚合技术相结合，成功的制造出了红细胞大小的立体公牛（长10μm，高7μm）（Nature,2001,412:697~698）。另外还制作出了一个微小的弹簧，弹簧的直径为 300nm，用激光作动力拉动弹簧，测出了弹簧的弹性常数为8.2nNm-1.

谢谢！
光子晶体的加工

光子晶体是用于控制光的一种器件，工作原理与半导体类似。由于光子速度比电子快的多，如果能象控制电子一样控制光子，就有可能制造出比电子计算机速度更快、功能更强大的光子计算机。光子在传播中几乎不消耗能量。由于双光子聚合可以提供规律性很好的周期性结构，成为光子晶体制造的有效方法（Nature,1999,398:51~54）

双光子吸收的光源

双光子吸收一般采用较大功率的红宝石或蓝宝石脉冲激光器，波长800nm~1000nm左右，要求激光器的功率大于一个最低值，一般在 30μJ~100μJ。利用双光路聚焦的方法。