專利名稱：一種基于偶氮有機(jī)薄膜的光控定時開關(guān)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光控定時開關(guān)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種基于偶氮有機(jī)薄膜的光控
定時開關(guān)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前已知的是，利用一束與水平方向成45度偏振的泵浦光beam2與一束穿過P1 垂直起偏偏振片_樣品_P2水平偏振片系統(tǒng)的探測光beaml相交于樣品上的某一區(qū)域，實 現(xiàn)利用泵浦光beam2的開啟和關(guān)閉控制探測光beaml是否通過"P1垂直起偏偏振片_樣 品-P2水平偏振片"系統(tǒng)的功能。在阻斷泵浦光beam2的情況下，由于Pl和P2偏振方向互 相垂直，探測光beaml透過Pl后，偏振方向為垂直方向，由于P2是水平方向，所以在P2偏 振片后面用光功率計是不能探測到探測光beaml的透射光強(qiáng)的。當(dāng)打開泵浦光beam2的時 候，由于樣品的光異構(gòu)化，偶氮分子被從基態(tài)激發(fā)到激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生光折變雙折射效應(yīng)，并且 被激發(fā)的分子在泵浦光beam2的作用下，偏振方向重新排列，這樣就造成了經(jīng)過Pl后垂直 偏振的探測光beaml光束在經(jīng)過偶氮有機(jī)薄膜后在45度方向有了分量Ier，而且，這個Ier 在沿著水平偏振P2的偏振透射方向有分量Iout，此時，在P2后面的光功率計上就能探測 到有透射光強(qiáng)，隨著時間的延長，透射光強(qiáng)達(dá)到飽和。這樣就實現(xiàn)了開關(guān)的開啟，從打開泵 浦光beam2激發(fā)光到探測到探測光從零到光強(qiáng)飽和需要一定時間，我們定義為開關(guān)開啟時 間tl。達(dá)到飽和后，當(dāng)阻斷泵浦光beam2激發(fā)光時，樣品分子由激發(fā)態(tài)自由熱弛豫到基態(tài)， 此時光異構(gòu)化和雙折射效應(yīng)消失，在P2后面的光功率計不能探測到探測光beaml的透射 光，此時我們認(rèn)為開關(guān)關(guān)閉，從停止探測光beaml激發(fā)光到光功率計完全不能探測到探測 光beaml的透射光需要一個過程，分子自由熱弛豫時間較長，我們定義此過程是t2。為了縮 短探測光beaml的關(guān)閉過程，有人在阻斷泵浦光beam2激發(fā)光的的基礎(chǔ)上，利用加入另一束 線偏振光使其與泵浦光beam2同時作用時呈圓偏振光照射樣品，這樣被激發(fā)區(qū)域的極化分 子加速從激發(fā)態(tài)向基態(tài)轉(zhuǎn)化，達(dá)到了加速開關(guān)關(guān)閉的目的。當(dāng)此開關(guān)關(guān)閉后，重新打開泵浦 光beam2，在P2后面就可以探測到探測光beaml的投射光強(qiáng)，實現(xiàn)開關(guān)的重新開啟。 但是，現(xiàn)有技術(shù)的光控開關(guān)只能達(dá)到瞬時開啟和瞬時關(guān)閉的目的，不能達(dá)到定時 開啟和定時關(guān)閉的功能。因此開啟和關(guān)閉時間的不可控是一個尚未解決的難題。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有光控開關(guān)的不足，本實用新型技術(shù)實用新型人進(jìn)行多次實驗及研究了提 出了全新的光控定時開關(guān)裝置，具體涉及一種基于偶氮有機(jī)薄膜的光控定時開關(guān)系統(tǒng)。本 實用新型主要是在背景技術(shù)基礎(chǔ)上加入第三束泵浦光beam3光束，通過偏振方向可控制的 泵浦光beam3光束和泵浦光beam2光束的科學(xué)交替的使用來激發(fā)偶氮薄膜材料分子，實現(xiàn) 對探測光beaml的導(dǎo)通或阻斷的定時開關(guān)的目的。 依據(jù)本實用新型的基于偶氮有機(jī)薄膜的光控定時開關(guān)系統(tǒng)，包括633nm激光器 3-l、可調(diào)光強(qiáng)衰減器3-2、 Pl偏振片(垂直偏振)3-3、偶氮有機(jī)薄膜材料3-4、 P2偏振片(水平偏振)3-5、光探測器3-6、數(shù)據(jù)采集卡3-7、計算機(jī)3-8、第一電子快門3_9及第二電子 快門3-14、與水平方向成45度偏振的P3偏振片3-10、反射鏡3-11 、半透半反鏡3-12、 532nm 激光器3-13、 P4偏振片3-15、半波片3-16、光強(qiáng)衰減器3_17、光強(qiáng)衰減器3_18。 其中從633nm激光器3-1發(fā)出的紅色激光束探測光beaml經(jīng)過可調(diào)光強(qiáng)衰減器 3-2、Pl偏振片3-3、偶氮有機(jī)薄膜材料3-4、P2偏振片后照射在光電探測器3_6上，進(jìn)行光 電轉(zhuǎn)換，光電轉(zhuǎn)換后的信號通過3-7數(shù)據(jù)采集卡后輸入計算機(jī)3-8處理，從532nm激光器 3-13發(fā)出的綠色激光束經(jīng)過半透半反鏡3-12后被分成反射和透射兩束，反射的一束作為 可調(diào)線偏振光束beam3穿過光強(qiáng)衰減器3-18、第二電子快門3-14、 P4偏振片3_15、半波片 3-16后與可調(diào)線偏振光束探測光beaml光束相交于偶氮有機(jī)薄膜材料3_4表面；透射的一 束作為可調(diào)線偏振光束泵浦光beam2經(jīng)光強(qiáng)衰減器3-17、反射鏡3-11反射后，通過P3偏振 片3-10和第一電子快門3-9后與探測光beaml和可調(diào)線偏振光束泵浦光beam3相交于偶 氮有機(jī)薄膜材料上；從而形成了光控定時開關(guān)系統(tǒng)。 優(yōu)選地，0-180度可調(diào)線偏振光泵浦光Beam2光束對照射偶氮有機(jī)薄膜。 優(yōu)選地，利用半波片對實現(xiàn)0-180度可調(diào)泵浦光beam3線偏振光光束。 優(yōu)選地，探測光beaml光束是線偏振光。 所述基于偶氮有機(jī)薄膜的光控定時開關(guān)系統(tǒng)使用一束泵浦偏振光照射偶氮有機(jī) 薄膜，此偶氮有機(jī)薄膜放置在兩個偏振方向互相垂直的偏振片中間。利用偶氮薄膜分子結(jié) 構(gòu)在光譜吸收帶內(nèi)的光子照射下的異構(gòu)化、光致雙折射效應(yīng)，以及其偏振方向會趨向于沿 著泵浦偏振光的偏振方向，從而利用兩個0-180度可調(diào)線偏振光束泵浦光beam2和泵浦光 beam3控制另一束探測光beaml是否能通過兩個互相垂直的Pl偏振片、P2偏振片及偶氮有 機(jī)薄膜組成的光路系統(tǒng)的目的，實現(xiàn)定時開啟和關(guān)閉。 附圖簡要說明


圖1為實現(xiàn)光控開關(guān)定時開啟和關(guān)閉的實驗結(jié)果。 圖2為實現(xiàn)光控開關(guān)定時開啟的實驗結(jié)果。 圖3為依據(jù)本實用新型的實驗裝置圖。 圖4為依據(jù)本實用新型的機(jī)械結(jié)構(gòu)立體圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型提出的基于偶氮有機(jī)薄膜的光控定時開關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行 詳細(xì)描述。 參考圖3，依據(jù)本實用新型的基于偶氮有機(jī)薄膜的光控定時開關(guān)系統(tǒng)，包括633nm 激光器3-l、可調(diào)光強(qiáng)衰減器3-2、 Pl偏振片(垂直偏振)3-3、偶氮有機(jī)薄膜材料3-4、 P2 偏振片(水平偏振)3-5、光探測器3-6、數(shù)據(jù)采集卡3-7、計算機(jī)3-8、第一電子快門3_9及 第二電子快門3-14、與水平方向成45度偏振的P3偏振片3-10、反射鏡3-ll、半透半反鏡 3-12、532nm激光器3_13、 P4偏振片3_15、半波片3_16、光強(qiáng)可調(diào)衰減器3_17、光強(qiáng)可調(diào)衰 減器3-18。 附圖3中的各部件的功能性位置關(guān)系如下從633nm激光器3-1發(fā)出的紅色激光 束探測光beaml經(jīng)過可調(diào)光強(qiáng)衰減器3_2， Pl偏振片3-3，偶氮有機(jī)薄膜材料3_4， P2偏振 片3-5后照射在光電探測器3-6上，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，光電轉(zhuǎn)換后的信號通過3-7數(shù)據(jù)采集卡后輸入計算機(jī)3-8處理。從532nm激光器3_13發(fā)出的綠色激光束經(jīng)過半透半反經(jīng)鏡3_12 后被分成反射和透射兩束，反射的一束作為泵浦光beam3穿過光強(qiáng)可調(diào)衰減器3_18、第二 電子快門3-14、 P4偏振片3-15、半波片3-16后與探測光beaml光束相交于偶氮有機(jī)薄膜 材料3-4表面；透射的一束作為泵浦光beam2經(jīng)反射鏡3_11反射后，通過光強(qiáng)可調(diào)衰減器
3- 17、 P3偏振片3-10和第一電子快門3-9后與探測光beaml和泵浦光beam3相交于偶氮 有機(jī)薄膜材料上。從而形成了此光控定時開關(guān)系統(tǒng)。 經(jīng)過多次實驗，附圖3中各部件在使用下述具體參數(shù)時，效果較優(yōu)；具體為633nm激光器3-1 :中心波長633nm，功率大于40毫瓦，TEM00模，發(fā)散角小于1. 5 毫弧度； 可調(diào)光強(qiáng)衰減器3-2 :圓形漸變密度濾光片，光密度為0-3. 0，適用波長0. 4微 米-O. 7微米，直徑50mm;Pl偏振片3-3，P2偏振片3-5，P3偏振片3-10，P4偏振片3-15 :直徑12. 7mm，厚度
4mm，適用波長0. 4微米-0. 7微米； 偶氮有機(jī)薄膜材料3-4 :厚度45微米； 光電探測器3-6 :硅光電池； 數(shù)據(jù)采集卡3-7 :MP421，北京雙諾測控技術(shù)有限公司生產(chǎn)，USB2. 0高速采集模塊，
16路12位AD，速度1000KHZ。開關(guān)量16入/16出； 反射鏡3-11 :直徑20mm，厚度4mm，鍍鋁膜，反射率99X ; 532nm激光器3-13 :中心波長532nm，功率大于100毫瓦，TEMOO模，發(fā)散角小于1. 2 毫弧度； 第一電子快門3-9及第二電子快門3-14、是精密電子定時器及快門，大恒新紀(jì)元 科技股份有限公司GCM-7101M，定時時間0. 1秒to 999. 9秒；定時精確度0. 05秒; 半波片3-16 :532nm波長半波片，直徑10mm。 光強(qiáng)可調(diào)衰減器3-17，光強(qiáng)可調(diào)衰減器3-18 :光功率在0-100毫瓦可調(diào)。 參考圖4，示出了依據(jù)本實用新型的機(jī)械結(jié)構(gòu)立體圖。其中基于偶氮有機(jī)薄膜的
光控定時開關(guān)系統(tǒng)包括633nm激光器4-l， Pl偏振片(垂直偏振)4_2，偶氮有機(jī)薄膜材料
4- 3，P2偏振片(水平偏振)4-4，光探測器4-5，P3偏振片(于水平方向成45度偏振)4_6， 快門4-7、4-ll，反射鏡4-8，半透半反鏡4-9，532nm激光器4-10， P4偏振片4-12， 532nm半 波片4-13、光強(qiáng)可調(diào)衰減器4-14、光強(qiáng)可調(diào)衰減器4-15。 附圖4中的各部件的功能性位置關(guān)系如下從633nm激光器4-1發(fā)出的紅色激光 探測光束beaml經(jīng)過Pl偏振片4-2，偶氮有機(jī)薄膜材料4-3， P2偏振片4-4后照射在光電 探測器4-5上，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，光電轉(zhuǎn)換后的信號通過數(shù)據(jù)采集卡后輸入計算機(jī)處理。從 532nm激光器4_10發(fā)出的綠色激光束經(jīng)過半透半反經(jīng)鏡4_9后被分成反射和透射兩束，反 射的一束作為泵浦光beam3照射經(jīng)光強(qiáng)可調(diào)衰減器4-15、電子快門4-11、 P4偏振片4-12、 半波片4-13后與探測光beaml光束相交于偶氮有機(jī)薄膜材料4_3表面；透射的一束作為 beam2經(jīng)反射鏡4_8反射后，通過光強(qiáng)可調(diào)衰減器4_14、 P3偏振片4_7和電子快門4_6后 與探測光beaml和泵浦光beam3相交于偶氮有機(jī)薄膜材料上。從而形成了此光控定時開關(guān) 系統(tǒng)。 具體地，根據(jù)本實用新型， 一束633nm的He-Ne激光束探測光beaml通過一個包含垂直偏振片Pl-偶氮有機(jī)薄膜_水平偏振片P2的裝置，由一個光電探測器探測其透射光 強(qiáng)。另一束532nm半導(dǎo)體激光束泵浦光beam2經(jīng)過一個偏振方向與水平面成45度的偏振 片P3后與探測光beaml光束相交于偶氮有機(jī)薄上的一個微小區(qū)域。探測光beaml和beam2 兩束光在水平面內(nèi)成一夾角(0-90度)，Beam2是利用電子快門3_9阻斷或者通過。泵浦光 beam3光束也是一束532nm激光束，通過一個偏振方向水平放置的P4偏振片和一個半波片 后同樣照射在探測光beaml和泵浦光beam2相交的偶氮有機(jī)薄膜的微小區(qū)域，泵浦光beam3 光束利用電子快門3-14阻斷或者通過。通過這個系統(tǒng)就可以實現(xiàn)一個基于偶氮有機(jī)薄膜 的全光定時開關(guān)。 所述基于偶氮有機(jī)薄膜的光控定時開關(guān)系統(tǒng)使用一束泵浦偏振光照射偶氮有機(jī) 薄膜，此偶氮有機(jī)薄膜放置在兩個偏振方向互相垂直的偏振片中間。利用偶氮薄膜分子結(jié) 構(gòu)在光譜吸收帶內(nèi)的光子照射下的異構(gòu)化、光致雙折射效應(yīng)，以及其偏振方向會趨向于沿 著泵浦偏振光的偏振方向，從而利用兩個0-180度可調(diào)線偏振光束泵浦光beam2和泵浦光 beam3控制另一束探測光beaml是否能通過兩個互相垂直的Pl偏振片、P2偏振片及偶氮有 機(jī)薄膜組成的光路系統(tǒng)的目的，實現(xiàn)定時開啟和關(guān)閉。 下面結(jié)合
圖1及圖2，對基于偶氮有機(jī)薄膜的光控定時開關(guān)系統(tǒng)實現(xiàn)定時開啟和 定時關(guān)閉作出說明。 當(dāng)開關(guān)開啟，即探測光beaml在P2偏振片后面的光功率計達(dá)到飽和后(
圖1的A 部分)，需要關(guān)閉時(
圖1的B部分)，在阻斷泵浦光beam2同時，利用一束線偏振的beam3 照射樣品光異構(gòu)化區(qū)域，線偏振光beam3的偏振方向可以從0度到180度任意定位。利用 樣品激發(fā)態(tài)分子能隨著泵浦光beam3的偏振方向重新定向的結(jié)果實現(xiàn)控制開關(guān)定時關(guān)閉 和重新開啟的目的，從實驗結(jié)果得出，因為泵浦光beam3的偏振方向不同，開啟和關(guān)閉的時 間不同，所以可以實現(xiàn)可控定時開啟和關(guān)閉。
圖1是實驗結(jié)果。其中B部分黑色的BK線是傳統(tǒng)方法沒有加入beam3的自由熱弛 豫的結(jié)果。B部分其它顏色是加入泵浦光beam3后的數(shù)據(jù)線，每條代表不同的泵浦光beam3 的偏振方向，當(dāng)泵浦光beam3偏振方向在由0度向45度變化時，衰減變慢，角度越大衰減越 慢，由45度向90變化時，衰減變快。其中0度和90度的情況衰減最快。我們通過不同的 角度就能實現(xiàn)控制開關(guān)關(guān)閉的定時效果。 當(dāng)beam3從0度和90度之間變化時，我們只能控制開關(guān)的關(guān)閉時間。當(dāng)泵浦光 beam3偏振方向從90度到180度之間變化時，我們得到了不同的結(jié)果，可以實現(xiàn)控制開關(guān)的 開啟時間定時的目的。圖2是定時開啟的實驗結(jié)果。B部分其它顏色是加入泵浦光beam3 后的數(shù)據(jù)線，其中BK黑線代表傳統(tǒng)的沒有泵浦光beam3的情況下自由熱弛豫的曲線。每條 代表不同的泵浦光beam3的偏振方向，當(dāng)泵浦光beam3偏振方向在由90度向135度變化時， 然后由于泵浦光beam3起到了激發(fā)光的作用，只是由于被泵浦光beam2激發(fā)了的被極化的 分子重新定向造成了 P2后面光功率計探測到的透射光強(qiáng)首先衰減到最低值，衰減所需的 時間非常短，然后再增強(qiáng)的結(jié)果。我們通過不同的泵浦光beam3的偏振角度就能實現(xiàn)控制 開關(guān)重新開啟的定時效果。 本實用新型的效果是可以方便的利用偶氮有機(jī)薄膜材料實現(xiàn)全光可控定時開關(guān)。
即利用兩束光的科學(xué)地偏振組合來控制另一束光按一定規(guī)律的通過和阻斷。 另外，盡管結(jié)合附圖已經(jīng)清楚詳細(xì)地描述了本實用新型提出的技術(shù)方案，但是參考本實用新型的優(yōu)選實施例，本領(lǐng)域普通的技術(shù)人員可以理解，在不背離所附權(quán)利要求定 義的本實用新型的精神和范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)中做出各種各樣的修改。因此， 所有參考本實用新型技術(shù)方案所做出的各種各樣的修改，均應(yīng)當(dāng)落入本實用新型的保護(hù)范
圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種基于偶氮有機(jī)薄膜的光控定時開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于包括633nm激光器(3-1)、可調(diào)光強(qiáng)衰減器(3-2)、P1垂直偏振偏振片(3-3)、偶氮有機(jī)薄膜材料(3-4)、水平偏振P2偏振片(3-5)、光探測器(3-6)、數(shù)據(jù)采集卡(3-7)、計算機(jī)(3-8)、第一電子快門(3-9)及第二電子快門(3-14)、與水平方向成45度偏振的P3偏振片(3-10)、反射鏡(3-11)、半透半反鏡(3-12)、532nm激光器(3-13)、P4偏振片(3-15)、半波片(3-16)，光強(qiáng)可調(diào)衰減器(3-17)、光強(qiáng)可調(diào)衰減器(3-18)。
2. 依據(jù)權(quán)利要求l的基于偶氮有機(jī)薄膜的光控定時開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于從633nm激光器(3-1)發(fā)出的紅色激光束探測光beaml經(jīng)過可調(diào)光強(qiáng)衰減器(3_2) 、Pl偏振片(303)、偶氮有機(jī)薄膜材料(3-4)、P2偏振片后照射在光電探測器(3-6)上，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，光電轉(zhuǎn)換后的信號通過數(shù)據(jù)采集卡(3-7)后輸入計算機(jī)(3-8)處理，從532nm激光器(3-13)發(fā)出的綠色激光束經(jīng)過半透半反鏡(3-12)后被分成反射和透射兩束，反射的一束作為可調(diào)線偏振光束泵浦光beam3穿過光強(qiáng)可調(diào)衰減器(3_18)、第二電子快門(3-14) 、 P4偏振片(3-15)、半波片(3-16)后與可調(diào)線偏振光束beaml光束相交于偶氮有機(jī)薄膜材料(3-4)表面；透射的一束作為可調(diào)線偏振光束泵浦光beam2經(jīng)反射鏡(3-11)反射后，通過光強(qiáng)可調(diào)衰減器(3-17)、P3偏振片(3-10)和第一電子快門(3-9)后與探測光beaml和可調(diào)線偏振光束泵浦光beam3相交于偶氮有機(jī)薄膜材料上；從而形成了光控定時開關(guān)系統(tǒng)。
3. 依據(jù)權(quán)利要求2的基于偶氮有機(jī)薄膜的光控定時開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于0-180度可調(diào)線偏振光探測光beaml光束對照射偶氮有機(jī)薄膜。
4. 依據(jù)權(quán)利要求2的基于偶氮有機(jī)薄膜的光控定時開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于0-180度可調(diào)泵浦光beam2是線偏振光光束。
5. 依據(jù)權(quán)利要求2的基于偶氮有機(jī)薄膜的光控定時開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于泵浦光beam3光束是線偏振光。
專利摘要本實用新型提供一種基于偶氮有機(jī)薄膜的光控定時開關(guān)系統(tǒng)，其包括633nm激光器(3-1)、可調(diào)光強(qiáng)衰減器(3-2)、P1垂直偏振偏振片(3-3)、偶氮有機(jī)薄膜材料(3-4)、水平偏振P2偏振片(3-5)、光探測器(3-6)、數(shù)據(jù)采集卡(3-7)、計算機(jī)(3-8)、第一電子快門(3-9)及第二電子快門(3-14)、與水平方向成45度偏振的P3偏振片(3-10)、反射鏡(3-11)、半透半反鏡(3-12)、532nm激光器(3-13)、P4偏振片(3-15)、半波片(3-16)、光強(qiáng)可調(diào)衰減器(3-17)、光強(qiáng)可調(diào)衰減器(3-18)。使用該光控定時開關(guān)可以達(dá)到定時開啟和定時關(guān)閉的功能。
文檔編號G02F1/29GK201438695SQ20092015787
公開日2010年4月14日 申請日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者陸文強(qiáng), 陳桂英 申請人:中國科學(xué)院南海海洋研究所