有机二阶非线性光学材料综合性能的优化策略

二阶非线性光学材料在激光技术中发挥着非常重要的作用,寻找综合性能优良的有机二阶非线性光学材料一直是材料和光学领域的前沿方向.目前的研究重点主要在于合成具有高二阶非线性光学效应和取向稳定性以及低光学损耗的非线性光学高分子材料,以更好满足高性能光学器件的制作要求.近几十年来,在多种分子模型及理论计算的支持下,科学家相继开发出许多行之有效的策略和方法,在这一领域取得了多方面重要的开拓性研究进展.本文首先介绍有机二阶非线性光学材料的核心构筑单元——生色团的设计与优化,阐述了共轭桥和电子给受体的结构对其微观二阶非线性光学性质的影响;然后结合“位分离”原理和“合适间隔基团”概念,总结了有效转换生色团的微观二阶非线性光学性质到材料宏观二阶非线性光学性能的策略和方法.在此基础上,围绕此类材料中存在的“非线性-稳定性”矛盾以及“非线性-透光性”矛盾探讨了综合性能优化的策略,从多角度归纳了分子设计的基本原则与改进方案以及分子聚集结构调控的有效途径.最后,针对该材料体系在实际应用中面临的关键挑战,对该领域未来的研究发展方向进行了讨论与展望.     

非线性光学配合物的化学研究

从化学角度出发，在分子水平上研究和探索新型分子基非线性光学材料是一个新的研究领域。总结了近年来在新型二阶，三阶极化率和光限制等非线性光学配合物的化学研究方面所取得的进展。     

新型偶氮非线性光学材料(C_(16)H_(33))_2NC_6H_4N=NC_5H_4N~+CH_3Ln(DBM)_4~-的合成及成膜性

由于在光通讯、光计算机、光能转换等方面的应用前景,合成有大的非线件光学材料是当前十分活跃的高技术领域.在有机物中,给体受体取代的偶氨化合物,由于它们具有很高的二阶非线性光学效应以及作为一类新的、有前景的电光材料而倍受重视.1988年Lupo等首次报道了有关芪唑盐(C_(16)H_(33))_2NC_6H_4CH=CHC_5H_4N~+CH_3I~-的LB膜研究,结果表明它是一种具有高二阶非线性光学极化率的有机分子,其β值为2 X 10~(-27)(esu),比LiNbO_3大2～3个数量j     

2-硝基-5-(N-甲基-N-十八烷基)氨基苯甲酸交替LB膜及其二阶非线性光学性质

利用LB膜制作光学器件的研究最近取得了重要进展.从器件研制的要求出发,LB膜不仅要有较大的非线性极化率,还要有优秀的光学质量和足够的厚度.一种高质量的多层LB膜,其二次谐波(SHG)强度应与膜层数的平方成正比.然而,能基本满足这一关系的膜材料却不多.2-硝基-5-(N-甲基-N-十八烷基)氨基苯甲酸(简写NMOB)是近年来推出的一种LB膜新材料,它有出色的成膜性能,可以拉制多达数百层的Y型膜.本文用它制备了非中心对称的多层膜,并研究了它的二阶非线性光学性质.     

侧基对极化聚合物薄膜倍频效率的影响

具有A-π-D结构的分子(其中A表示拉电子基,D表示给电子基,π为连接A,D的电子通道),具有较大的超极化率β,可以制成二阶非线性光学系数较大的极化聚合物薄膜。极化聚合物方法最早是由Meredith等人报道的,其基本思想主要是利用外电场使聚合物薄膜中的生色团分子取向,形成有序排列,以破坏宏观对称性。     

C_(60)/苯胺电荷转移复合物结构和二阶非线性光学性质的研究

由于C_(60)分子具有中心对称性,故其二阶非线性光学系数β=0,但通过在碳笼和胺类分子之间形成分子间电荷转移复合物,则中心对称性被打破,二阶非线性光学性质即诱导产生.另一方面,科学工作者正在进行各种努力去设计和合成许多给体-共轭体系-受体分子,使其分子内电荷转移达到最大,从而使非线性光学系数达到最大.获得大的非线性光学     

新型聚苯胺团簇的飞秒非线性吸收

发展新型的光子开关在光计算和光通讯领域里具有重要的意义.团簇——作为空间尺度,是零点几到几十纳米的原子或分子的微观和亚微观聚集体显示出与通常固体材料不同的电子和光学性质.目前,无机纳米材料大的三阶非线性光学效应已引起了国内外的重视,深入的研究可望将团簇开发成一类具有特殊性能的非线性光学材料.本文报道一种嵌埋于有机玻璃(PMMA)中的聚苯胺(PAn)团簇的飞秒非线性光学特性.采用飞秒瞬态吸收激光光谱技术分别测量了近共振和非共振条件下的PAn团簇的光激发和弛豫过程,测量结果显示出PAn团簇的量子尺寸效应导致了其具有比纯聚苯胺固体薄膜更快的光学响应过程.     

有机加合物非线性光学新晶体——甘氨酸间硝基苯甲酸

有机非线性光学晶体具有二阶非线性光学系数大、光损伤阈值高和响应速度快等特点,因此受到人们的青睐。目前文献报道的有机非线性光学材料大体上分为4类:1.脲及衍生物;2.芳香族化合物;3.有机盐;4.金属有机化合物。在这几类有机非线性化合物中,除有机盐外,其它3类化合物中绝大多数仅从粉末测试中得知SHG效应,而难于生长出单晶体。     

超快有机非线性光学分子及其介观光子器件实现

20世纪,基于非线性光学二阶效应,包括线性电光效应、二倍频等的光电信息发展对人类社会发展和生活方式起到了革命性的改变.随着光信息技术的迅速发展,需要呼唤新的非线性光学原理和方法.基于非线性光学三阶效应的新应用则成为这一研究的重点基础.本文首先回顾非线性光学研究和应用状况,介绍作者研究小组在三阶非线性光学材料研究的工作,特别重点介绍近期基于分子间电荷转移过程增强超快三阶非线性光学响应新机理实现的超快、低泵浦功率的香豆素/聚苯乙烯复合材料有机光子晶体全光开光的工作。     

富勒烯抑制调Q Nd:YAG激光器中的自锁模

近年来,富勒烯的非线性光学性质、光电子学特性的研究十分引人注目,至今的研究主要集中在非线性效应如二阶、三阶非线性响应的观测,非线性吸收如反饱和吸收,双光子吸收的研究以及光电子学特性等方面.富勒烯分子由于具有很快的非线性光学响应,较大的非线性系数以及在较低的光能量下便能实现反饱和吸收以及近共振双光子吸收等     

揭秘氰尿酸盐家族光学性能构效关系

<正>非线性光学(NLO)晶体和双折射晶体是重要的光电功能材料,是全固态激光或光隔离器、环形器、光电调制器的核心组成部分,已被广泛应用于光通讯、信息处理和医学诊断等领域.随着激光技术和相关科学领域的不断发展,开发新的高性能非线性光学材料迫在眉睫~([1～3]).线性和非线性光学材料按照构筑单元可分为π-共轭体系和非π-共轭体系两大类.其中非π-共轭非线性光学体     

氮杂芪唑盐单层LB膜修饰的ITO玻璃电极上的光电响应研究

近年来,我们发现一些染料分子表现出了多性能性,如Squaraine,它不仅具有相当好的非线性光学性质,而且因具有好的光电性质已成为材料进入应用,我们在研究多种染料体系中同时发现了它们优良的二阶非线性光学性质和光电化学性质,本文研究的氮杂芪唑盐是专为研究分子的二阶非线性活性理论而设计的一个化合物,它具有比Squaraine更好的二次谐波产生能力,我们对其作为光电材料的光电化学性质进行了研究,并就其光电转换的可能机理进行了探讨,在仿生材料中,LB膜方法是一种极为恰当和有效的方法,它有望克服无机固体器件的体积限制而产生新的功能.     

以柔性链共价连接的卟啉-酞菁二元分子三阶光学非线性及激发态弛豫过程的研究

卟啉、酞菁和它们的衍生物具有离域的大π键,易于分子组装,并对化学和热有较好的稳定性等优点,以及有可能在光存储和光学器件等方面得到应用.因此,有关它们光学非线性方面的研究比较多.然而,以共价连接的卟啉-酞菁二元分子的三阶光学非线性,尤其是它们的三阶光学非线性极化系数X~(3)值同连接卟啉、酞菁分子链长的关系报道甚少.另外,对卟啉-酞菁二元分子激发态弛豫过程的研究,有助于我们对光合作用中“特殊对”性质的了解,以     

二阶非线性光学系数与共轭分子链长的关系

有机共轭分子由于其非定域的π电子体系常呈现大的非线性光学响应。共轭链长是影响其非线性光学系数的重要因素。 本文用量子化学方法研究了共轭链长对一系列有机分子二阶非线性光学系数的影响,所选的分子为:NEPEA—nn'(n+n'=0,1,2)和NPEPA—m(m=1,2,3),其化学结构如图1所示。在这2个系列中把苯环的贡献看作2个乙烯π键,则在胺基和硝基之间的π键数N_π从2变化到7。     

高效负β薁类视黄醛质子化Schiff碱生色团

利用半经验量子化学方法对薁类视黄醛及其衍生物的电子性质和二阶非线性光学特性进行了理论研究. 结果表明, 2位取代薁类视黄醛质子化Schiff碱具有极大的负一阶分子超极化率(β)值和良好的透明性, 其｜μβ｜ 值已达10?44 esu, 接近文献报道的合成生色团的最大值. 对其电子性质的分析表明, 其非线性源于分子中极大的基态偶极矩与激发态偶极矩之差, 由此带来的负溶剂化变色效应很好地解释了其在极性溶剂中吸收蓝移的特性.     

偶极增强的金属氧化物超微粒的三阶非线性光学特性

由于全光学信息处理、光计算机和光学位相共轭等实际应用的需要,近年来对发展具有大的三阶非线性光学系数和快速响应的非线性光学材料受到人们的重视。最近,对半导体微晶(例如掺CdS_xSe_(t-x)玻璃)的三阶非线性光学特性进行了广泛的研究,人们也注意到PbS和CdS微粒溶胶同样具有较强的非线性光学特性。由于这类超微粒材料具有相对大的表面积,因此微粒的介电环境以及表面化学特性对其非线性光学特性将有很大的影响。     

电场诱导有机分子超薄膜的二阶非线性增强效应

理论和实验表明,许多有机分子的超极化率β比无机材料的大2～3个数量级[1].这些有机分子一般都带有强的电子给体和受体,并通过离域的共轭π键连接起来.除分子结构外,分子的排列取向、聚集种类和程度等是决定Ｌａｎｇｍｕｉｒ＿Ｂｌｏｄｇｅｔｔ(ＬＢ)膜宏观物理特性的主要因素.因此,分子在ＬＢ膜中的有序排列、取向及其控制成为研制ＬＢ膜实用器件的关键问题之一.通过旋转样品光学二次谐波产生以及稳态荧光、时间分辨荧光测量技术,我们研究了直流电场对有机分子的排列取向以及二阶非线性光学特性的影响,观察到了电场诱导有机分子超薄膜的二…     

银表面增强C_(60)薄膜的光学二次谐波

具有富勒氏球结构的全碳分子,由于具有大π键的电子云分布,预期会存在类似于有机聚合物那样的大而快的光学非线性响应。有关C_(60),C_(70)的三阶光学非线性的实验研究,已见于多处报道。但是,有关全碳分子的二阶光学非线性的研究还很少进行,直到最近才见到有关C_(60)薄膜光学二次谐波产生的报道。     

高效非线性有机材料MHBA单晶的光学性能研究

我们利用分子工程法,设计、探索出了一种新型有机非线性光学材料三—甲基四—羟基苯甲醛。本文对MHBA单晶的结构特点、红外到紫外光透过率、光损伤阀值及其折射率变化等光学性能进行了全面研究。 三—甲氧基四—羟基苯甲醛,简称MHBA,分子式为C_6H_8O_3。利用改进的Hobden育     

掺铕碲铌锌玻璃的三阶非线性光学特性

运用前向简并四波混频技术对掺铕碲铌锌玻璃的三阶非线性光学特性进行了研究,获得了其非线性折射率系数和响应时间特性; 利用吸收光谱、折射率和Raman光谱的测量研究掺铕碲铌锌玻璃的结构特性以及铕掺杂对玻璃基质结构的影响; 探讨了掺铕碲铌锌玻璃的非线性形成机制. 发现三阶非线性极化率的强度、响应时间与掺杂浓度相关.