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双光子限幅材料在超快激光防护领域具有很高的应用价值,因而设计和开发具有大双光子吸收系数的材料具有重要的现实意义。提高材料的双光子吸收系数有两条途径:一是提高功能基团本身的双光子吸收截面;二是增大功能基团的浓度。本论文旨在研究针对1064 nm超快激光的双光子限幅材料,设计合成了一系列二氰基亚甲基环戊烷类染料S1-S4和反式苯乙烯基吡啶盐类染料R1-R5,系统研究了它们的光物理性质,重点研究了它们对1064 nm超快激光的光限幅性能,取得的研究结果如下:1.通过改变末端电子给体基团,合成了一系列二氰基亚甲基环戊烷类染料S1-S4,研究了他们的光物理性质。结果表明:染料S1-S4中四种电子给体基团的给电子能力从小到大依次为二苯胺基<二甲胺基<二乙胺基<二异丁胺基,四种染料的DMF溶液均对1064 nm波长的飞秒激光具有明显的光限幅性能,其光限幅机制为双光子吸收。在1064 nm染料S1-S4的双光子吸收截面分别为262 GM,379 GM,411 GM,148 GM,说明提高染料中电子给体的给电子能力可以增大染料的双光子吸收截面。对同一染料,提高染料溶液的浓度可以显著提高其双光子限幅效果。2.通过改变末端取代烷基链长度,合成了一系列反式苯乙烯基吡啶盐类染料R1-R5,研究了他们的溶解性与光物理性质。结果表明:这些染料在DMF中均具有较高的溶解度,其中染料R1的最大溶解度可以达到0.12 mol/L。五种染料的DMF溶液均对1064 nm波长的飞秒激光具有明显的光限幅性能,其光限幅机制为双光子吸收。在1064 nm染料R1-R5的双光子吸收截面分别为47 GM,42 GM,48 GM,61 GM,58 GM,说明染料中取代烷基链长度的增加可在一定程度上提高染料的双光子吸收截面。对同一染料,提高染料溶液的浓度可以显著提高其双光子限幅效果。3.两类染料都具有相当宽的吸收带,为宽带光限幅的实现提供了可能。染料S1-S4的双光子吸收截面比染料R1-R5的双光子吸收截面高一个数量级。因此在相同浓度下,染料S1-S4的光限幅效果明显优于染料R1-R5。此外,染料S1-S4具有相当低的荧光量子产率,可以避免在产生限幅效应的同时产生上转换激射。可以预见,新型二氰基亚甲基环戊烷类染料在超快激光的限幅领域具有更好的应用前景。