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双光子吸收(TPA,Two-photon Absorption)光限幅技术以其优秀的限幅表现成为限幅技术中热门的研究方向。研究者们花费大量的时间与精力研制具有大的双光子吸收截面的材料,以期获得优异的限幅结果。本文所设计的光限幅器件由中心灌注有有机溶液,两端封闭以石英玻璃的空芯石英光纤组成。与非波导结构中的限幅特性相比,该器件能大幅增加光场与材料的相互作用长度,提高材料的非线性吸收,改善限幅效果,弥补材料双光子吸收系数β小的不足,在一定程度上缓解对材料的依赖。
本文分别从理论和实验上研究了该器件的双光子吸收光限幅特性,实验所得的输入/输出特性曲线与理论一致。实验所选用的有机溶液溶剂为DMSO、溶质为trans-4-[p-(N-ethyl-N-hydroxylethylamino)styryl]-N-methylpyridinium tetraphenylborate(简称为ASPT),液芯光纤长度为10cm。器件展现了良好的限幅表现,在入射光能量从9.2μJ增加到1.3mJ的范围内,出射光能量变化幅度小于0.01mJ。同时,本文还对限幅指标动态范围DR(DR,Dynamic Range)的定义进行了修正,论证了该修正的合理性,并使用该修正定义定量地比较了染料在波导和非波导结构中的限幅表现。在同样的最大输出能量下,前者的动态范围值为31.45,而后者仅为1.10。