圖 5-1:TE 波引起之折射率 橢球示意圖
圖 5-2:TM 波引起之折射率 橢球示意圖
品做 於 DR19/PMMA 為一可自然回復性材料,因此在實驗過程
雜不
由於染料分子在不同偏振狀態與入射角的激發光照射之下,可以形成 不同的排列秩序[15][16][17],因此我們以等效折射率橢球之觀念來
當激發光為 p-polarized 當激發光為 s-polarized 光彈式橢圓偏光儀搭配數據擷取卡與 LabVIEW 程式可對樣 即時量測。由
中,均以同一區域做為我們的量測點,如此一來,可避免掉樣品本身 摻 均勻之問題,將實驗數據整理如下:
10 度
ΔLB =24.3 degrees Δγ= 0.6 degrees
ΔLB =13.9 degrees Δγ=0.6 degrees
量測光源入射角
40
度 ΔLB =15.3 degrees Δγ=0.5 degrees
ΔLB =33.1 degrees Δγ=1.5 degrees
表 5-1: 正向激發時,LB 與 Gamma 量值之變化幅度
解釋分子照光後之行為[18],由上表可知,當樣品在 TM 波與 TE 波垂 直入射之影響不同,這是因為染料分子受光影響所形成之等效折射率 橢球方向不同所致,從量值之趨勢可知,此 TE 波引起之橢球長軸方 向是垂直於塊材表面,而 TM 波所引起之橢球長軸方向則是平躺在塊 材表面。
由上表可知 在斜向激發時,樣品之變化非常相近,因此在樣品內部
所 生 變 是相 此樣品 關閉光
源後, 然具有殘存之雙折射效應,我們認為在關閉光源後雖然大部
分之染料分子方向分佈均回歸至任意方向, 呈現有
序排列,能貢獻出微弱之雙折射效應。
在 合物
其折射率會隨摻雜之濃度不同而有所改變,一般而言,隨著溶質濃
所 生 變 是相 此樣品 關閉光
源後, 然具有殘存之雙折射效應,我們認為在關閉光源後雖然大部
分之染料分子方向分佈均回歸至任意方向, 呈現有
序排列,能貢獻出微弱之雙折射效應。
在 合物
其折射率會隨摻雜之濃度不同而有所改變,一般而言,隨著溶質濃 當激發光為 s-polarized
當激發光為 s-polarized 10 ΔLB =14.9 degrees 度 Δγ=0.4 degrees
激發光源角
度 Δγ=0.3 degrees
入射
40 ΔLB =15.2 degrees
表 5-2: 斜向激發時,LB 與 Gamma 量值之變化幅度
, 產
產 之 仍
之 仍
化
化 同的;此外,雖然同的;此外,雖然 可自然回復,但是可自然回復,但是
但仍有少部分分子 但仍有少部分分子
量測樣品之折射率時,由於摻雜染料分子之高分子聚量測樣品之折射率時,由於摻雜染料分子之高分子聚
,
,
度愈高,塊材之折射率也愈高,在此處,我們所量到之值為 1.495±
0.001,與已知純 PMMA 之折射率 1.489 與濃度為 3 wt.% 的 DR19/PMMA 之折射率 1.4977 相比[19],是介於合理範圍。
本論文提供一即時量測方法,可對隨時變之雙折射效應做量化處 理,提供雙折射量值與等效光軸夾角,能夠更清楚瞭解塊材在受光激 發時,染料分子與激發光之作用關係,並希望能藉由上述量測還原出 材料之特性,進而建構折射率橢球之模型。
度愈高,塊材之折射率也愈高,在此處,我們所量到之值為 1.495±
0.001,與已知純 PMMA 之折射率 1.489 與濃度為 3 wt.% 的 DR19/PMMA 之折射率 1.4977 相比[19],是介於合理範圍。
本論文提供一即時量測方法,可對隨時變之雙折射效應做量化處 理,提供雙折射量值與等效光軸夾角,能夠更清楚瞭解塊材在受光激 發時,染料分子與激發光之作用關係,並希望能藉由上述量測還原出 材料之特性,進而建構折射率橢球之模型。
未
我們在使用等效折射率橢球之 染料分子受光下之行
為時,因為染料分子之穩定方向是與激發光之偏振方向垂直,所以其
對 之 驗結果
為,作定性之分析,但是卻 吸
來展望
觀念去解釋
應 等效橢球之長軸方向也應垂直激發光之偏振方向,由實
知道,當激發光為垂直偏振時,等效橢球之方向趨勢是吻合的,但當 激發光為水平偏振時,其所形成之等效折射率橢球長軸方向卻與激發 光之偏振方向平行,與理論不合,在此處無法解釋將此點留至將來釐 清;另外,由於本實驗所用之樣品為塊材,而非薄膜,因此雖然可以 用折射率橢球來描述染料分子受光下之行
不能重建出整個折射率橢球,原因在於 DR19 分子在 532 nm 之波長 收太強,無法確定實際參與反應之厚度到底是多少,因此折射率橢球 之重建在此處並無法實現,未來將樣品改為薄膜,在確定反應區域厚 度的情形下,利用光彈調變式橢圓儀反射架構,我們可以還原出染料 分子受光下之巨觀折射率橢球。
參考文獻
[1]C.Y. Han and Y. F. Chao, “Photoelastic modulated imaging
ellipsometry by stroboscopic illumination technique,” Rev. Sci.
Instrum. , vol.77, pp. 023107, (2006)
[2]E. Collet, “Polarized Light,” (Marcel Dekker, New York, 1992)
[3]R. M .A. Azzam, and N. M. Bashara, “Ellipsometry and Polarized Light,” (North-Holland, Amsterdam, 1980)
[4]S. N. Jasperson and S. E. Schnatterly, “An Improved Method for High Reflectivity Ellipsometry Based on a New Polarization Modulation Technique,” Rev. Sci. Instrum., vol.40, pp. 761, (1969)
[5]J. C. Kemp, “ Piezo-Optical Birefringence Modulators:New Use for a Long-Known Effect, ” J. Opt. Soc. Am. , vol.8, pp. 950, (1969)
[6]莊俊逸,”橢圓偏光光譜儀對線性二色及雙折射複合式結構之研究,”
國立交通大學, 光電工程研究所碩士論文, (2005)
[7]Sean Liu, Jian Hung Lin, Jin Horn Lin, Victor M. Churikov, Jiann T’suen Lin, Tzer-Hsiang Huang, Chia Chen Hsu,
“Photoisomerization-induced change of nonlinear absorptionin azo-dye doped polymethylmethacrylate thin films,”Optics Communications, vol.236, pp. 33–43, (2004)
[8]Victor M. Churikov and Chia-Chen Hsu, “Optically induced anisotropy of third-order susceptibility in azo-dye polymers,”J. Opt. Soc. Am. B, vol. 18, no. 11, (2001)
[9]Toralf Schart, “Polarized Light in Liquid Crystals and Polymers,”
(Neuchatel, Switzerland, 2006)
[10]Yucheng Zhao, Katja Lyytikainen, Martiln A. van Eijkelenborg, Simon Fleming, ” Nondestructive measurement of refractive index profile for holey fiber preforms ,” Optics Express, vol.11, no. 20, pp.
2474, (2003)
[11]蕭義男, ”以 PQ 為光敏感劑的感光高分子製備及其在體積全像資 訊儲存上的特性研究,” 國立交通大學, 材料科學與工程研究所碩
[12
o Compounds in Amorphous 997)
l. Chem., vol.76, nos.7–8,
[14
139-4175,
[15
0, (2000)
hemistry ional
5,
IED PHYSICS LETTERS, vol. 73, no. 7,
[18 Dave P. West, and Kaleemullah e
[19 , Fang Zeng, Hai Wang, Weilong She, Zhigang Cai, 士論文, (2006)
]O.-K. Song, C. H. Wang and M. A. Pauley, “Dynamic Processes of Optically Induced Birefringence of Az
Polymers below Tg ,”Macromolecules, vol.30, pp. 6913-6919, (1 [13]Cristina Cojocariu and Paul Rochon, “Light-induced motions in
azobenzene-containing polymers,”Pure App pp. 1479–1497, (2004)
]Almeria Natansohn, Paul Rochon, “Photoinduced Motions in Azo-Containing Polymers,” Chem. Rev., vol. 102, pp. 4
(2002)
]Ichimura K, Furumi S, Morino S, Kidowaki M, Nakagawa M, Ogawa M, Nishiura Y, “Photocontrolled orientation of discotic liquid
crystals,” Advanced Materials, vol.12, no.13, 950-95
[16]Kunihiro Ichimura, Mina Han and Shin-ya Morino, “Photoc Determined by Light Propagation. Part 1 Three-dimens Photomanipulation of Self-organized Azobenzenes in
Liquid-Crystalline Polymers,” Chemistry Letters, vol. 28, no. 1 pp. 8 (1999)
[17]Kunihiro Ichimura, Shin’ya Morino, Haruhisa Akiyama,
“Three-dimensional orientational control of molecules by slantwise photoirradiation,” APPL
(1998)
]John D. Shakos, Mark D. Rahn,
Khand, “Holographic index-contrast prediction in a photorefractiv polymer composite based on electric-field-induced birefringence,” J.
Opt. Soc. Am. B, vol.17, pp. 373-380, (2000) ]Shuizhu Wu
“Thermooptical Properties of Poly (methyl methacrylate)-
Based Azobenzene Composites,”Journal of Applied Polymer Science vol. 89, pp. 2374
, –2377, (2003)
附錄 A
MatLAB 擬合程式
用一、二倍頻擬合出LB 與 Gamma 量值:
lear all;pack '1.txt');
itle('Alpha 聯立') igure(2)
I1F1=2*j1.*cos(2*real(gamma)*pi/180).*sin(pi-real(LB)*pi/180);
w2=I2f./Idc;
I2F=-2*j2.*(cos(pi-real(LB)*pi/180).*cos(2*real(alpha)*pi/180).^2+sin (2*real(alpha)*pi/
l(gamma)*pi/180).^2+si pi/180).^2);
',xx,I1F1,'.')
2F2,'.')
sm th(gamma',91)];
,xx,smooth(alpha,91),'.') 180).^2);
I2F2=-2*j2.*(cos(pi-real(LB)*pi/180).*cos(2*rea n(2*real(alpha)*
figure(4)
plot(xx,w1,'r',xx,I1F,'o figure(5)
plot(xx,w2,'x',xx,I2F,'o',xx,I oo aa=[LB' smooth(alpha',91) figure(6)
plot(xx,smooth(gamma,91),'o'