主客体掺杂的偶氮类聚合物薄膜的制备和全光极化特性

采用旋转甩膜法制备了主客体掺杂型的偶氮类聚合物薄膜．构成薄膜的光学活性生色团包括分散红1、分散橙25、分散黄7、分散红54,基体为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热计(DSC)、红外光谱法(IR)、紫外-可见吸收谱仪和显微硬度仪等对样品的表面、染料的结晶性、玻璃化转变温度、掺杂聚合物的结构、薄膜的吸收谱以及硬度进行了分析。并系统研究了工艺条件对偶氮类聚合物薄膜的全光极化特性的影响。实验表明,分散染料浓度越大光极化产生的二阶非线性效应越强,这与单位面积内聚合物薄膜中含有较高浓度的分散红有关。通过普通热处理的聚合物薄膜样品,在避光保存的条件下,产生的全光极化效果最明显。总之,偶氮类聚合物薄膜全光极化下的二次谐波强度与其制备过程中的参数有密切的关系。     

分散橙25 掺杂的聚合物PMMA 薄膜全光极化的研究

制备了以分散橙25 为客体的掺杂型有机聚合物PMMA 薄膜样品,对之进行了全光极化研究,极化使薄膜产生诱导二阶非线性光学效应,种子光的强度越大,其二阶非线性极化率达到的饱和值越大;种子光的位相差、相对强度化、光场强度等因素影响薄膜的二阶非线性的优劣。     

分散橙25 掺杂的聚合物PMMA 薄膜全光极化的研究

制备了以分散橙25为客体的掺杂型有机聚合物PMMA薄膜样品，对之进行了全光极化研究，极化使薄膜产生诱导二阶非线性光学效应，种子光的强度越大，其二阶非线性极化率达到的饱和值越大；种子光的位相差、相对强度化、光场强度等因素影响薄膜的二阶非线性的优劣。     

乙基红掺杂有机薄膜的制备及全光开关性能研究

用溶胶-凝胶法及重复旋转涂膜法制备了乙基红偶氮染料与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)掺杂聚合物薄膜样品,测量薄膜样品的全光开关特性的结果表明,选择合适的掺杂浓度(2wt%～6wt%)和偶极矩较大的极性溶剂(环已酮)制备的薄膜样品,在室温条件下对8mW的控制光功率及周期为0.66ms的控制光乙基红有机聚合物薄膜来说,具有毫秒量级的开关响应速度和40%以上的开关调制深度,最大的调制深度达72%.     

偶氮掺杂聚合物旋涂膜的全光极化特性研究

寻找一种具有快的二次谐波产生(SHG)的偶氮掺杂聚合物和合适的极化条件是目前多数研究的重点。用全光极化的方法研究了主客体掺杂偶氮染料旋涂膜二次谐波产生的特性。实验结果表明:对硝基苯偶氮甲苯二酚(NBMR)掺杂到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚醋酸乙烯酯(PA)两种不同的聚合物旋涂膜中,相同的膜厚全光极化时二次谐波信号达到饱和所需的极化时间不同,主体是聚甲基丙烯酸甲酯的比聚醋酸乙烯酯的约快15 min。对于同一样品,极化条件光强比为9比为30要好。对于同一主体(聚甲基丙烯酸甲酯)不同客体不同膜厚的旋涂膜,二者的二次谐波信号随极化时间的变化规律基本相同:随着极化时间的增加信号增大,而增大到一定程度样品的二次谐波信号达到饱和,信号不再增加,随着极化时间的进一步增加信号反而有所减弱,最后趋于稳定的状态。     

乙基红掺杂聚合物薄膜全光开关特性的研究

用偶氮染料乙基红(EthylRed,简称ER)掺杂到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)并用重复旋涂法制成了聚合物薄膜。研究了在不同功率和不同调制频率的控制光(532nm,CW)激发下,不同掺杂浓度薄膜样品的全光开关特性。结果表明:在室温和8mW的控制光功率条件下,乙基红聚合物薄膜的开关响应时间少于2.5ms并且开关的调制深度在50%以上,最大的调制深度达72%,合适的掺杂浓度(质量分数)为2%~6%薄膜样品的开关特性较优。     

线-圆双偏振态光束抽运有机聚合物全光开关

为了有效降低偶氮苯聚合物薄膜全光开关信号的本底,提高全光开关信号的调制深度,利用线偏振光合成圆偏振光的原理,设计了一种新的线-圆双偏振态光束抽运光路。实验用532 nm光作为抽运光,632.8 nm的He-Ne激光作为探测光。532 nm的光先分为功率相等但偏振正交、相位差为π/2奇数倍的两束线偏振光,然后再合成一束抽运光。通过调制其中的一束来实现线偏振与圆偏振抽运光之间的转换,从而实现样品光致双折射的产生与擦除。以掺杂分散红1(DR1)的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜(PMMA)为样品进行实验。结果表明,用此光路,样品全光开关信号的调制深度达到92%,远远高于传统的单一线偏振光束抽运光路的实验结果。     

IPC-E掺杂聚合物polysulfone薄膜电光系数的测量

制备了以生色团IPC-E为客体的掺杂型有机聚合物polysulfone薄膜样品,对其进行了接触极化。电光聚合物极化后的电光系数是聚合物波导的重要参数。利用基于简单反射法的聚合物薄膜电光系数测量系统对极化样品进行了测量,得到极化聚合物薄膜的电光系数为37pm/V左右,随后又对误差产生的原因进行了详细的分析。这为进一步研究有机聚合物光波导器件创造了条件。     

核壳结构偶氮聚合物的全光开关效应研究

分别用主客掺杂法和种子乳液聚合法制备了含相同浓度偶氮染料分散红4-(2-hydroxyethyl) ethylamino-2-chloro-4-nitroazobenzene(Disperse Red 13,DR13)的聚甲基丙烯酸甲酯poly(methyl methacrylate)(PMMA)均匀薄膜样品.用经斩波器调制的线偏振氩离子激光(514 nm,CW)作用于样品产生光致双折射.作为探测光的线偏振氦氖激光(633nm,CW)经过样品,通过与原来偏振方向垂直的检偏器的透射光强强度的调制,实现了光控光的全光开关效应.研究比较了两种样品在控制不同光功率下的光致双折射效应和全光开关效应,比较发现用种子乳液聚合法制备的具有核壳结构的样品在控制光功率、开关时间及开关调制深度等方面均优于主客掺杂样品.     

偶氮掺杂光学薄膜非线性光学特性研究

为探索温度不同及掺杂浓度不同对极化聚合物二次谐波产生（SHG）的影响,用实时电晕极化装置对一种偶氮主客体掺杂薄膜进行了研究,结果显示,对于这种主客体掺杂体系,二次谐波产生强度随温度先增大后减小,存在一个最佳值;在最佳极化温度下,随着偶氮材料掺杂浓度的提高,二次谐波产生强度,先增大后减小。结合紫外-可见吸收谱对结果进行分析,对产生这种现象的物理机制提出一种新的解释：随着掺杂浓度的提高分子间作用不可忽略,使得偶氮材料的一阶超极化率的大小发生变化,导致二次谐波强度发生变化。     

分子结构对偶氮化合物薄膜全光极化特性的影响

利用旋涂法制备出4种主客体掺杂型有机薄膜,并对其进行厚度、折射率、紫外-可见吸收谱以及全光极化后二次谐波的测量.实验结果发现,对于厚度相同的薄膜,全光极化后的二次谐波产生(SHG)值与偶氮苯分子的偶极性强弱有关,偶极性越强SHG值越大.计算结果表明,在这4种薄膜中,二阶非线件光学系数d33最大为4.97×10-1 pm/V,其偶氮分子结构特征是连接在苯环上的硝基(-NO2)的吸电子能力最强,而d33最小为2.55×10-2pm/V,与最大的相差一个数量级.这些结果在理论上可以解释为:主要是由于不同分子结构的材料其偶极性强弱不同而使它们受光激发的难易程度不同,最终导致宏观表现出来的SHG值不同.这将为分子材料的设计提供实验依据.     

一种有机聚合物光波导的制备及性能研究

溶胶凝胶法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)掺杂偶氮类化合物分散红1(DR1)薄膜波导,并通过对薄膜厚度、折射率以及紫外-可见吸收谱的测量,分析了波导薄膜的性能。通过使用棱镜薄膜耦合装置激发薄膜波导的导模,观察导模激发情况。利用m线光谱学测量并计算了导模的同步角,计算了波导有效折射率,并在理论上分析了波导的一些重要参数。     

一种交联型光学聚合物的电光特性及其稳定性

对一种交联型非线性光学聚合物的电光特性及其稳定性进行了研究.通过交联反应将生色团分散红DR19连接到高聚物纤维素二醋酸酯(CDA)可合成得到该交联电光聚合物,交联反应温度为164 ℃.采用带栅极偏置的电晕极化系统对旋涂制备的聚合物薄膜样品进行极化处理,极化电压为8 kV.极化处理后的样品具有较好的电光特性,采用Mach-Zehnder干涉仪测量系统测得样品在1 550 nm处电光系数为4.80 pm/V.通过电光系数和介电驰豫测量研究了交联体系的稳定性,与掺杂型电光聚合物相比,该交联电光聚合物具有很好的长期稳定性,平均驰豫时间达到5.3 years,二阶非线性驰豫遵循KWW规律.介电分析结果显示驰豫时间的温度特性满足Arrhenius规律.     

偶氮苯掺杂聚合物光致双折射的一维空间分布

报道了偶氮苯掺杂聚合物光致双折射空间分布的实验研究。发现在光照区域外较大的范嗣内有双折射，证实了生色团分子的取向运动及其引起的周边分子相互运动的存在。对3种偶氮苯染料分散红1(DR1)。分散红13(DRl3)和分散黄7(DY7)掺杂的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物进行了定性研究。发现生色团分子的取向运动及其引起的周边分子相互运动与抽运光强度和生色团分子的大小等因素有关。     

掺杂型有机/无机杂化材料的接触极化技术研究

用溶胶-凝胶法制备卅掺分散红1(DR1)的有机/无机杂化材料,采用接触极化法在1310 nm波长下得到电光系数56 pm/V,在室温下经过1000 h电光系数衰减小于10%.接触极化法与电晕极化法相比,不仅在结构上易于实现,而且对膜表而的损伤小、极化电压低,同时显著提高了薄膜的极化均匀性,从而大幅度提高极化有机聚合物光电器件如高速电光调制器、高速电光开关的整体性能.     

二芳基乙烯薄膜双稳态全光开关的实验研究

采用二芳基乙烯(DA,diarylethene)材料顺-1,2-二氰基-1,2-双(2,4,5-三甲基-3-噻吩基) 乙烯cis-1,2-Dicyano-1,2-bis(2,4,5-trimethyl-3-thie nyl)ethene掺杂到聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)制成有机掺杂薄膜样品(掺杂质量百分比为10%),基于薄膜 光致吸收特性的变化 构建了有机掺杂薄膜双稳态全光开关,分别以波长为375nm的紫外激 光(CW,40mW)和 波长为532nm的可见激光(CW,5mW)作为激发光,以波长为632.8nm的He-Ne激光(CW,3μW)为探 测光,实验研究并获得了薄膜样品的双稳态全光开关实验结果,开关信号的调制深 度为8.2%,开关上升时间约为36s,下降时间 约为47s。根据光致变色系统二能级 理论,对全光开关的实验结果和机理作了较深入分析。本文的双稳态全光开关具有简单 容易实现的特点,作为一种低速的双稳态全光开关有潜在应用价值。     

La和Sr的掺杂对PZT薄膜电学性质的影响

该文采用溶胶-凝胶法在LaNiO_3/Pt/Ti/SiO_2/Si基片上制备了掺杂La元素的Pb_(1-0.05)La_(0.05)ZrTiO_3(PLZT)、掺杂Sr元素的Pb_(1-0.05)Sr_(0.05)ZrTiO_3(PSZT)、掺杂La和Sr元素的Pb_(1-0.1)La_(0.05)Sr_(0.05)ZrTiO_3(PLSZT)及未掺杂的锆钛酸铅(PZT)薄膜样品。对不同掺杂情况的样品分别进行了压电系数、电滞回线、介电特性的测试。结果表明,双掺杂样品PLSZT薄膜具有比其他样品更好的铁电性能,其剩余极化强度(P_r)为13.2μC/cm~2,饱和极化强度(P_s)为28.4μC/cm~2,矫顽场(E_c)为54.8 kV/cm;双掺杂样品PLSZT薄膜的压电系数(d_(33))比其他3种样品高,达到153 pC/N。掺杂后的样品与未掺杂的样品相比,其介电常数有略微提高;单掺杂La的样品的介电特性在高频环境下更稳定。     

聚合物分散液晶薄膜中随机激光辐射的实现

设计制作染料掺杂聚合物分散液晶薄膜激光器件,研究随机激光辐射行为。利用微胶囊法将激光染料、向列相液晶、手性剂、聚乙烯醇混合,制备掺杂两种激光染料的聚合物分散液晶薄膜。利用输出激光532 nm的Nd:YAG倍频脉冲激光器进行泵浦,在582～607 nm波段获得尖锐、离散的随机激光输出,阈值能量约为9 mJ,线宽约为0.3～0.4 nm。对于器件产生激光辐射的机制,利用环形腔理论进行了分析。对比掺杂单种激光染料的聚合物分散液晶薄膜激光器件,实验结果显示,同时混合不同类型的激光染料制备的聚合物分散液晶薄膜,能够实现较宽波段的随机激光输出。     

主客体掺杂型电光聚合物极化条件及弛豫特性研究

实验利用紫外-可见吸收光谱研究了主客体掺杂型非线性聚合物薄膜(DR1/PMMA)的极化条件与生色团取向有序度、弛豫特性之间的关系.结果表明,在不改变其它条件的情况下,随着极化电压的增加,聚合物薄膜的极化取向有序度、抗弛豫性能得到逐步增强;而在接近于该聚合物薄膜的玻璃化温度情况下进行极化,有助于获得更好的取向有序度和抗弛豫性能.同时实验发现,环境湿度的降低则能显著地增强薄膜偶极子的取向稳定性.     

磁控溅射制备ZnO薄膜及其掺杂的研究

利用磁控溅射制备了纯ZnO薄膜,并在NH3O-2A-r气氛中溅射Zn靶实现了ZnO薄膜的N掺杂;利用双靶共溅的方法分别制备了Al掺杂和N+Al掺杂样品。原子力显微镜(AFM)观察显示各ZnO薄膜样品具有较好的晶粒分布,退火处理能够显著提高薄膜的结构状态,N+Al共掺杂样品具有较好的表面平整度;在438cm-1附近观察到了喇曼谱特征峰;透射光谱揭示了激子的吸收特征和掺杂样品的吸收边向短波方向移动;发射光谱测试表明,掺杂样品比未掺杂样品有更强的紫外发射;同时分析了ZnO薄膜的掺杂机理。