دراسة الخواص البصرية الخطية واللاخطية لصبغة فلورسين الصوديوم

2020-06-12

رسالة ماجستير

اسم الباحث : فرقان عباس الطويل

الكلية : كلية العلوم

الاختصاص : علوم الفيزياء

سنة نشر البحث : 2015

تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث

المشاهدات: 300

   في هذا البحث, تم دراسة ثلاث حالات (تراكيز مختلفة لنموذج السائل), (سمك ثابت, اسماك مختلفة لنموذج الفلم) لصبغة فلورسين الصوديوم لقياس اطياف الفلورة وتم الحصول على خصائص بصرية خطية من أطياف النفاذية عند ( nm532). و لقياس الخواص البصرية اللاخطية تم استخدام تقنية (Z-scan) باستخدام ليزر النيدميوم-ياك الذي يعمل بالموجة المستمرة CW)) ذا التردد المضاعف عند الطول الموجي ( nm532) بقدرة (mW 21) للسائل و (mW 21 و80) للفلم.

أظهرت النتائج أن أعلى قيمة لمعامل الانكسار اللاخطي (×10-9 cm2/mW27.6 ) عند التركيز (1×10-6 M), وكانت أعلى قيمة لمعامل الامتصاص اللاخطي (×10-3 cm/mW 13.93) عند التركيز (1×10-4 M), كما تم قياس حد العتبة للمحدد البصري لهذه العينات, والتي كانت حوالي ( mW22.5) عند التركيز (1×10-6 M) في حالة السائل.

في الحالة الثانية تم تحضير ستة افلام مختلفة بنجاح (1×10-4, 5×10-4, 1×10-3, 5×10-3, 1×10-2, 5×10-2) M من صبغة فلورسين الصوديوم المطعمة بالبوليمر بولي فنايل الكحول (PVA) على قواعد زجاجية وبسمك ( µm10)  بطريقة الصب. وكانت النتيجة ان أعلى قيمة لمعامل الانكساراللاخطي ((11.1×10-7cm2/mW للتركيز (5×10-3 M)  عند القدرة ((21 mW,  (77.4×10-7  cm2/mW) للتركيز(1×10-2 M)  عند القدرة 80 mW)) وكانت أعلى  قيمة لمعامل الامتصاص اللاخطي (11.87×10-1 cm/mW)   للتركيز (1×10-4 M) عند القدرة ((21 mW, (16.6×10-1 cm/mW)  للتركيز(5×10-3 M) عند القدرة 80 mW)).

 الحالة الأخيرة, خمسة اسماك (µm 4، 6، 8، 10، 12), ايضا حضرت بنجاح من صبغة فلورسين الصوديوم المطعم بالبوليمر بولي فنايل الكحول (PVA) على قواعد زجاجية للتركيزالثابت (5×10-2 M) بطريقة الصب. وأظهرت النتائج أن أعلى قيمة لمعامل الانكسار اللاخطي(13.8×10-7 cm2/mW) للسمك (12 µm) عند القدرة ((21 mW, (96.9×10-7 cm2/mW)  للسمك(8 µm)  عند القدرة (80 mW) وكانت أعلى  قيمة لمعامل الامتصاص اللاخطي  (25.1×10-1  cm/mW)للسمك (4 µm) عند القدرة ((21 mW, (38 ×10-1  cm/mW) للسمك (4 µm) عند القدرة 80 mW)).

وظهرت الخصائص البصرية  اللاخطية أكثر وضوحا في حالة القدرة العالية، كما أجريت جميع القياسات للخواص البصرية اللاخطية باستخدام تقنية (Z-scan) في جزئيين, فتحة مغلقة لقياس معامل الانكسار اللاخطي (n2), فتحة مفتوحة لقياس معامل الامتصاص اللاخطي (β). وأخيرا, تم تعزيز الدراسة من خلال حساب الكفاءة الكمية والعمر الزمني للفلورة للثلاث حالات السابقة.

Study of Linear and Nonlinear Optical Properties of Fluorescein Sodium Dye

   In this work, three manners (different concentrations of solution sample),  (constant thickness, different thicknesses of film sample) of Fluorescein Sodium dye were studied to measure fluorescence spectra and linear optical properties were obtained from transmission spectra at (532 nm). Z-scan technique was used by using CW-SHG-Nd-YAG laser at (532 nm) with a power of (21 mW) for solution and (21, 80 mW) for film to measure nonlinear optical properties.

The results show that the that the highest nonlinear refractive index was (27.6×10-9 cm2/mW)  at concentration (1×10-6 M), and the highest absorption coefficient was (13.93×10-3 cm/mW) at concentration (1×10-4 M), also the optical limiting threshold were measured and for this samples, which was about (22.5 mW) at (1×10-6 M) in solution manner.

In second manner the consequence of six different concentrations (1×10-4, 5×10-4, 1×10-3,  5×10-3, 1×10-2, 5×10-2) M are successfully prepared of Fluorescein Sodium dye doped polymer Polyvinyl Alcohol (PVA) on glass substrates for (10 µm) thickness by casting method. The highest nonlinear refractive index was (11.1×10-7 cm2/mW) at concentration (5×10-3 M) with 21 mW, (77.4×10-7   cm2/mW) at concentration (1×10-2 M) with 80 mW and the highest absorption coefficient was (11.87×10-1 cm/mW) at concentration (1×10-4 M) with 21 mW, (16.6×10-1 cm/mW) at concentration (5×10-3 M) with 80 mW.

 Last  manner, the five thicknesses (4, 6, 8, 10, 12) µm, also are successfully prepared of Fluorescein sodium dye doped polymer Polyvinyl Alcohol (PVA)  on glass substrates for constant concentration (5×10-2) M by casting method. The results showed that the highest nonlinear refractive index was (13.8×10-7 cm2/mW) at thickness (12 µm) with 21 mW, (96.9×10-7 cm2/mW) at thickness (8 µm) with 80 mW and the highest absorption coefficient was (25.1×10-1  cm/mW) at thickness (4 µm) with 21 mW, (38 ×10-1  cm/mW) at thickness (4 µm) with 80 mW.

The nonlinear optical properties have been demonstrated more clearly in the case of high power,  also all the measurements of the nonlinear optical properties were carried out using Z-scan method in two set-up, closed-aperture to measure nonlinear refractive index (n2), and open aperture to measure nonlinear absorption coefficient (β). Finally, the study was enhanced by calculating the Florescence lifetime and the quantum efficency for the three previous manners.