三阶非线性光学玻璃研究进展

简要叙述了三阶非线性光学理论，重点介绍了近年来国内外三阶非线性光学玻璃领域的研究进展，展望了玻璃作为光信号处理用元件（如全光开关）的应用潜能。     

谐波恢复的时间平均三阶累积量方法及其工程应用

为了识别在强高斯噪声背景下振动信号的谐波成分，从三阶累积量的估计算法出发，提出了基于时间平均的三阶累积量算法，进行振动信号的谐波恢复。时间平均三阶累积量是三阶累积量的一种估计值。理论推导表明，随机相位谐波过程时间平均三阶累积量为非零值，而且其一维切片仍然是谐波过程。由此提出了一种在强高斯噪声背景下识别信号的谐波成分的频谱分析方法。该方法对抑制振动信号中的高斯噪声、正确识别其中的谐波成分十分有效，工程应用实例和信号仿真都很好地验证了该方法的正确性。     

裂缝悬臂梁的振动特性及其裂缝参数识别

结构中裂缝的存在使其局部刚度减小、阻尼增大、固有频率降低。本文利用扭曲弹簧模型，对裂缝悬臂梁前三阶固有频率的变化与裂缝位置和深度的关系进行了计算和分析，并且利用特征方程以及前三阶固有频率，通过作图法对裂缝参数进行识别。并以悬臂梁为例证明了这种识别方法精度较高，可以作为进一步研究无损诊断的理论基础。     

无流存在下三层密度分层流体界面内波三阶Stokes解

以小振幅波理论为基础,利用摄动方法研究了三层密度分层流体的界面内波,给出了各层流体速度势的三阶渐近解及界面内波波面位移的三阶Stokes波解。结果表明：界面内波波面位移的三阶Stokes波解描述了界面波的三阶非线性修正及两界面波之间的三阶非线性相互作用;波速不仅取决于波数和各层流体的厚度,而且还与波幅有关。     

三阶非线性光学聚合物材料

自１９８７年以来，三阶非线性光学聚合物材料越来越引起研究者们的浓厚兴趣。由于聚合物三阶非线性光学材料具有较大的三阶非线性光学系数，快速响应过程、低的介电常数以及及修饰，易成型等特点，极有可能在２１世纪初获得大规模应用。本文介绍了近年来三阶非线性光滂聚合物的进展。     

不同梁理论之间简支梁特征值的解析关系

利用Euler-Bernoulli梁理论(EBT)、Timoshenko梁理论(一阶理论,TBT)和Reddy三阶梁理论(RBT)之间,梁的特征值问题在数学上的相似性,研究了不同梁理论之间特征值的关系。将特征值问题的求解转化为一个代数方程的求解,并导出了不同梁理论之间梁的特征值之间的精确解析关系。因此,只要已知梁的经典结果(临界载荷和固有频率),便很容易从这些关系中获得一阶和三阶梁理论下的相应结果。另外,从这些关系中获得的含有剪切变形影响的结果,可以用于检验一阶和三阶梁理论下梁数值结果的有效性、收敛性以及精确性等问题。     

四边简支双曲率蜂窝夹层薄壳自由振动分析

基于Reddy三阶剪切理论,研究了四边简支双曲率蜂窝夹层薄壳的自由振动,以及结构参数对蜂窝夹层薄壳固有频率的影响.将由六边形胞元组成的蜂窝芯层等效为一正交异性层,其等效弹性参数由修正后的Gibson公式得到,应用Reddy三阶剪切理论和Hamilton变分原理推导出四边简支条件下双曲率蜂窝夹层薄壳的频率方程.具体算例表明,采用Reddy三阶剪切理论计算的固有频率精度较高;双曲率蜂窝夹层薄壳的曲率、厚度比及胞元角度对蜂窝夹层壳固有频率有不同程度的影响,其中蜂窝夹层薄壳的固有频率随曲率的增大而增大,随厚度比的增大呈波动变化,随胞元角度的增大而减小.     

功能梯度Levinson圆板弯曲解的均匀化和经典化表示

基于Levinson三阶剪切变形理论,研究了材料性质沿厚度任意连续变化的功能梯度材料圆板的轴对称弯曲问题。首先,建立了功能梯度材料圆板在Levinson板理论下轴对称弯曲问题位移形式的控制微分方程,其中考虑了拉-弯耦合和三阶剪切变形效应。然后,利用载荷等效关系以及均匀板的经典理论控制微分方程,导出功能梯度圆板在Levinson剪切变形理论下弯曲解与经典理论下均匀圆板的挠度之间的解析转换关系,给出了转换系数的计算公式。由此,可将功能梯度材料圆板在Levinson三阶剪切理论下的弯曲问题转化为相应均匀薄圆板在经典理论下的弯曲问题求解,以及转换系数的计算问题。     

醌构稠杂环化合物三阶非线性光学性质的研究

用三维简并四波混频实验研究了所合成的４种萘醌并噻唑，四氧二苯并噻蒽化合物的三阶非线性光学性质。上对测量法测得样品溶液的χ＾（３）≌４×１０＾３ｅｓｕ，分子的三阶超级极化率γ≌４×１０＾－３１ｅｓｕ。分析了分子结构对三阶非线性光学性质的影响。     

基于神经网络方法的框架结构损伤检测的试验研究

首先建立了三层试验框架结构的有限元模型，利用未损伤状态的动态测量数据，采用神经网络方法分步对原结构的有限元模型进行了修正。然后，依据修正的有限元模型，运用神经网络方法对各种实际损伤状况进行了损伤诊断。比较了仅以三阶频率作为神经网络输入向量和三阶频率及一阶振型组合作为网络输入向量对网络训练和损伤检测结果的影响。研究表明，神经网络的输入数据越充分，网络训练的收敛速度越快；利用三阶固有频率能够对该模型结构的各种损伤进行诊断，获得满意层问刚度识别的结果。     

Organic Materials for Third-Order Nonlinear Optics

The current status of organic low-molecular weight and polymeric materials for third-order nonlinear optics is reviewed. The importance of organic materials lies in their promise of large nonlinear optical figure of merit, high optical damage thresholds, ultrafast optical responses, architectural flexibility, and ease of fabrication. Organic materials exhibiting interesting third-order nonlinear optical properties are discussed to illustrate the importance of structure–property correlations. Results on emerging organic materials that include liquids, dyes, fullerenes, charge-transfer complexes, π-conjugated polymers, dye-grafted polymers, organometallic compounds, composites, and liquid crystals are presented. Organic nonlinear optical materials seem promising for a wide range of applications and their potential for integrated optics should be further explored.     

二茂铁酰胺类金属有机三阶非线性光学材料的合成

二茂铁经羧基化、酰氯化、与取代芳胺N-酰化等反应合成了7个二茂铁酰胺类金属有机三阶非线性光学材料,其中2个未见文献报道,收率41%～92%.材料结构经IR,1H NMR,MS表征确认.测定了各化合物的紫外-可见吸收光谱,简并四波混频实验检测显示该类化合物具有良好三阶非线性光学性能.     

具有可调节三阶非线性光学性能的偶氮苯金属配合物

具有刺激响应性的三阶非线性光学材料由于其可控的光物理性质而受到了广泛的关注.本文设计并合成了两种少见的金属配合物三阶非线性光开关,它们在性能转换、多功能性和响应速度等方面远优于同类光开关材料.三阶非线性光学性能测试结果表明,该金属配合物在光照前同时具有反饱和吸收和自散焦折射行为.而在光照后,吸收行为立即消失且自散焦折射...     

卟啉非线性光学材料研究进展

卟啉作为非线性光学材料的潜在应用受到了人们的关注。介绍了卟啉作为非线性光学材料的研究现状 ,同时综述了卟啉非线性光学材料的分子设计、结构与性能的关系 ,并展望了其应用前景。     

Photorefractive properties of nanostructured organic materials doped with fullerenes and carbon nanotubes

The phenomenon of a significant increase in the photoinduced changes in refractive index, non-linear refraction, and nonlinear third-order optical susceptibility in organic materials based on polyimides, pyridines, and prolinols upon the introduction of fullerenes and carbon nanotubes (CNTs) into the organic matrix is briefly considered (with emphasis on the dominating effect of CNTs). It is established that the values of these photorefractive parameters determined in said fullerene- and CNT-doped materials using a four-wave-mixing scheme are close to the analogous values in bulk silicon-based materials. The results can be useful in developing thin-film nonlinear filters, thin diffraction gratings for passive data recording, and optically-addressed light modulators, in medical applications, and in display technology (e.g., for creating a three-dimensional medium prototype).     

金属有机非线性光学材料

本文介绍了非线性光学的简史，非线性光学材料的分类及应用，简述了金属有机非线性光学材料的原理，从分子工程和晶体工程的角度讨论了金属有机非线性光学材料的结构与性质的关系，综述了目前已研究的金属有机化合物和金属有机聚合物的二阶、三阶非线性光学材料，二阶非线性光学材料按目前所做的工作可以分成二大类：一类是含有芳香基或杂环的过渡金属羰基化合物；一类是含有二茂铁基和吸电子基的共轭体系化合物。三阶非线性光学材料的研究工作主要集中在酞菁类的金属配合物上，本文对金属有机化合物作为非线性光学材料的独特之处进行了总结，并对金属有机非线性光学材料的前景作了展望。     

碲酸盐系统玻璃组成和结构对非线性光学性能的影响

碲酸盐系统重金属氧化物玻璃是一种优秀的非线性光学玻璃材料，具有较大的三阶非线性光学效应、超快光学响应、较宽红外透过范围、较好稳定性以及广泛应用前景。碲酸盐系统玻璃中的中间离子和网络外离子的加入会改变组成网络的配位多面体组成、键性和能带结构，进而影响玻璃的非线性光学性能。探讨了碲酸盐系统玻璃的网络结构，阐述了玻璃组成、结构以及纳米簇和非线性光学性能之间的相互关系。     

Large third-order optical nonlinearity in directly synthesized single-walled carbon nanotube films

Large third-order optical nonlinearity is observed in single-walled carbon nanotube (SWNT) films that are directly synthesized by CVD method rather than post-deposited from solution. Through z-scan method, the third-order nonlinear susceptibility (chi(3)) is measured, and the |Im chi(3)| is 1.8 x 10(-7) esu at 1064 nm, which is among the highest reported values for optical nonlinear materials. Combined with their transparent morphology and ultrafast carrier relaxation time, our results indicate the promising prospect of directly synthesized SWNT films as saturable absorbers using in mode-lock lasers or ultrafast switching materials in optical telecommunications.     

Strong near-infrared and ultrafast femtosecond nonlinearities of a covalently-linked triply-fused porphyrin dimer-SWCNT nanohybrid

Functional materials displaying large ultrafast third-order optical nonlinearities across a wide spectral region and broad temporal domain are required for all-optical signal processing.Particularly desirable is nonlinear optical(NLO)activity at near-infrared(NIR)wavelengths with femtosecond pulses.Herein the first triply-fused porphyrin dimer(TFP)-functionalized single-walled carbon nanotube(SWCNT)nanohybrid was successfully constructed by covalently grafting TFPs onto SWCNT.The results of Z-scan techniques demonstrate that the newly obtained TFP-SWCNT nanohybrid was found with a strong NLO performance under both nanosecond and femtosecond irradiation.In the nanosecond regime,an enhancement in optical limiting(OL)of the TFP-SWCNT nanohybrid is seen at 532 nm when compared with the performance of porphyrin monomer-functionalized SWCNT nanohybrid Por-SWCNT.Under femtosecond irradiation,the TFP-SWCNT nanohybrid exhibits a particularly strong OL effect with a giant two-photon absorption(TPA)cross section value(ca.15,500 GM)at 800 nm pulses that mainly stems from intense TPA of TFP,in sharp contrast to the Por-SWCNT nanohybrid which exhibits only saturable absorption under identical irradiation.These results demonstrate that the newly-developed TFP-SWCNT nanohybrid is a very promising OL candidate for practical applications across wide spectral and temporal domains,and that covalently functionalizing carbon-based materials with triply-fused chromophores may be a useful approach to engineering adaptable photonic devices with broad-ranging NLO activity.     

Growth,structural, optical,thermal and mechanical properties of morpholinium 3,5-Dinitrosalicylate single crystals for nonlinear optical applications

Journal of Materials Science: Materials in Electronics - A novel third-order nonlinear optical (NLO) active organic adduct, morpholinium 3,5-dinitrosalicylic acid M35DS was synthesized and single...