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.     

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     

稀土配合物LB膜二阶非线性光学性质的研究

有机化合物作为非线性光学材料,由于具有很大的非线性系数,光学响应速度快以及光损伤阈值大等优点而受到人们的重视.对于二阶非线性光学材料而言,其发色团分子的非中心对称结构是其非线性光学信号叠加的必要条件.LB膜技术以其不同的沉积方式,可有效地控制有机分子的排列和取向,形成非中心对称结构,成为制备高性能非线性光学材料的良好手段.疏水性的稀土配阴离子,可以改善二嗜性分子的成膜性质和分子的排列,从而使膜具有好的稳定性和大的非线性极化率.本文报道几种具有较大二阶非线性极化率性质稳定的稀土配合物的合成、成膜性及非线性光性质的研究.     

可调谐发光超分子体系研究取得新进展

配位络合驱动的超分子体系的设计、合成和性质研究是目前配位化学最活跃的研究领域之一,它涉及无机化学、物理化学、有机合成、晶体学等多学科领域;同时又是合成新型功能材料的有效途径.近年来,化学家们利用自组装概念合成了众多的配位络合驱动的超分子体系,并发现了一批具有新奇物理和化学性质的新材料,如分子识别、磁性、催化、发光、非线性光学、气体存储等方面的功能材料.     

MMONS高非线性光学效应的量子化学研究

随着光电技术的发展,非线性光学材料的需求将日益增加,有机倍频材料,与无机材料相比,具有非线性光学系数高,光学响应快以及损伤阀值高等优点,是近年来激光材料领域的热门研究课题之一.一般认为,非线性光学效应是由于物质受光波照射后,电子在一定方向上发生移动,产生超极化效应所引起的.有机共轭体系中,分子平面化,π电子趋于离域,往往     

含偶氮苯侧基聚酯膜的光学相位共轭特性

光学相位共轭(OPC)是一种采用非线性光学效应使光波场对时间进行精确反演的技术,可应用于实时适应光学、实时全息、光计算、光刻和非线性光谱学等领域。在三阶非线性光学过程中一般用简并四波混频(DFWM)来产生,这要求介质具有较大的三阶非线性光学系数。一些有机染料分子因饱和吸收和较长寿命的光诱致中间过渡态,在固溶体或溶液中往往能表现出很高的三阶非线性系数,可满足低功率激光在DFWM中产生OPC的要求。例如偶氮苯染料和液晶染料等。因此,近年来以染料掺杂的聚合物薄膜的OPC特性的研究已引起关注。     

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。     

聚(2,5-二丁氧基)苯撑非线性光学性能的激发态增强

近年来,一些共轭有机聚合物由于具有大的非线性光学性能和快的时间响应而受到了极大的重视.人们期望用它来制备出具有超快特性的光开关、光计算等光子学方面的器件.但是,迄今为止,所研究的有机聚合物的非线性光学系数或时间响应速度还不能满足实际应用的要求.本文报道了有机聚合物:聚(2,5-二丁氧基)苯撑(简称PPP)在激发态时的非线性光学性能的增强,并且得到了超快时间响应的实验结果.据我们所知,这是首次在聚合物材料中观察到激发态非线性光学增强.实验采用双波耦合和紫外光激发的方法对有机聚合物PPP进行了激发态非线性光学效应增强的研究.在PPP材料中发现了三阶非线性光学性能     

原子力显微镜对有机非线性光学晶体N-(4-硝基苯基)-L-脯氨醇研究初探

原子力显微镜(AFM)能够以极高的分辨率研究包括有机分子体系在内的各种材料的表面结构,对材料的导电性能无要求。而有机非线性晶体N-(4-硝基苯基)-L-脯氨醇(NPP)由于在其分子中引入了含手性碳原子和可形成分子间氢键的电子给体脯氨醇,使得其分子跃迁偶极矩与单斜P2_1晶体结构的二重轴之间的夹角(58.6°)接近理论优化值(54.74°),因此它具有很高的宏观二阶非线性光学活性。自从1984年它被首次报道以来,对NPP的晶体生长和物理性质已进行了     

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     

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。     

二阶非线性光学系数的量化研究

理论上非线性光学效应的产生是激光场与非线性介质的原子、分子相互作用的结果,用微扰结合密度矩阵理论可导出分子的二阶     

嵌埋于极化BaTiO3薄膜内的Ag纳米微粒对基体中二次谐波产生的增强作用

近年来,铁电薄膜的光学性质引起了许多研究者的注意.除较为常用的电光效应外,人们还发现了极化后的BaTiO_3薄膜在激光辐射下产生很强的二次谐波,表明这类材料在非线性光学领域有很好的应用前景.最近,我们利用sol-gel过程制备具有嵌埋结构的铁电薄膜——金属纳米微粒体系,发现这类新型材料具有很特殊的光吸收性质.本文对这类材料的二次非线性光学性质进行了研究,发现金属纳米微粒对铁电薄膜中二次谐波的产生有明显的增强作用.实验所用的样品为淀积在石英玻璃基片上的、嵌埋Ag纳米微粒的BaTiO_3薄膜,用sol-gel法制备,具体过程见文献[2].石英基片的厚度为lmm,面积约为1.5cm~2,利用局部腐蚀法和台阶测厚仪测得薄膜厚度在1.6～2.0μm之间.样品的极化过程在两块极     

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.     

对-硝基苯乙烯基苯胺的光谱特性与簇集作用

近年来,一些具有分子内电荷转移特性的共轭π-电子体系化合物以其独特的结构及光物理光化学性质引起了光化学家的重视.这类化合物的光谱对环境有很强的依赖性,一般都是溶剂显色型化合物,其激发态偶极矩往往大于基态偶极矩.这些在光作用下表现出来的独特性质与行为,使之有可能成为新一代的光功能材料,如荧光探针、激光染料、有机非线性光     

氧化亚铜纳米微粒的制备及光学特性

半导体纳米微粒由于量子限域效应(Quantum confinement effect)而产生一系列新现象,其中超快速的光学非线性响应倍受注目,预期它将成为未来光电子学应用的基础材料.研究纳米微粒光吸收及弛豫性质,有助于我们深入探讨其光学非线性的响应机制.当半导体微粒尺寸小到位于其体相的激子玻尔半径 a_B 的尺度时,可以观察到一系列的电子态与光学性质的变化,这样的例子有 CdS,CuCl,CdSe,PbS 等半导体微晶体系,     

七甲川菁染料H-聚集体薄膜的线性及三阶非线性光学性能研究

采用旋涂法制备了一种七甲川菁染料的超薄膜, 利用原子力显微和紫外-可见吸收光谱等技术对膜的形貌和线性光谱性质进行了研究表征, 结果表明染料在薄膜中形成了有序而稳定的H-聚集体. 前向简并四波混频技术研究表明由于分子的聚集作用引起三阶非线性极化率的增大, 利用集体谐振子模型初步分析和讨论了产生非线性效应增强的内在机制.     

三甲川菁染料H-聚集体薄膜的线性及三阶非线性光学性能研究

采用旋涂法制备了一种七甲川菁染料的超薄膜，利用原子力显微和紫外．可见吸收光谱等技术对膜的形貌和线性光谱性质进行了研究表征，结果表明染料在薄膜中形成了有序而稳定的H-聚集体．前向简并四波混频技术研究表明由于分子的聚集作用引起三阶非线性极化率的增大，利用集体谐振子模型初步分析和讨论了产生非线性效应增强的内在机制．     

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。     

以环外双键体系为桥的低偶极大β 生色团

利用AM1／FF和ZINDO／S－CI方法分别以环外双键体系为桥的电光生色团的电子性质和二阶非线性光学特性进行了理论研究。表明表明,利用环外双键在激发态会出现偶极反转的特殊性质,通过对其取代方式的优化,可以设计出低μ大β生色团。通过延长共轭长度及优化给、受体强度,可以进一步提高贡献于分子非线性之跃迁的振子强度而得到品质因数超过DANS,偶极矩小于5deb的高性能电光生色团。