不对称取代萘酞菁化合物的LB膜及二阶非线性光学特性研究

近年来,人们对萘酞菁类化合物的研究兴趣不断增加,这主要是由于萘酞菁类化合物比酞菁类化合物具有更大的共轭体系,共轭π-电子更为丰富,因此它们在许多方面的性能比相应的酞菁化合物优越得多.萘酞菁化合物巨大的共轭π-电子体系容易被极化,有利于产生非线性光学效应.利用Langmuir-Blodgett(LB)技术能够制备纳米尺度上精确可控的、有序排列的、非中心对称结构的超薄膜,实现大的宏观二阶非线性极化率. 实验所用的两种不对称取代萘酞菁化合物是由中科院感光化学所合成的,分别为三叔丁基萘酞菁(简写为NPC1)、三叔丁基氰基萘酞菁(简写为NPC2).LB多层膜的制备是在德国R&K公司制造的Langmuir槽制膜系统上完成的. 实验表明,两种不对称取代萘酞菁化合物均能在气液界面上形成稳定的单分子膜,并能很好地转移到固体基板上形成LB多层膜;它们在稀溶液中主要以单体分子的形式存在,而在LB膜中则主要是以聚集体的形式存在;尽管这两种萘酞菁化合物均能产生二次谐波信号,但是由于它们的结构不同,其二阶非线性极化率系数的大小相差较大,三叔丁基氰基萘酞菁的二阶非线性极化率系数χ(2)为3.7×10-8 esu(或超极化率β为7.2×10-30 esu),约为三叔丁基萘酞菁的37倍.这主要是由于氰基具有很强吸电子的能力,使NPC2分子内形成了较大的偶极矩,LB膜使得分子有序排列,因而LB膜宏观的偶极矩也较大,从而具有较大的二阶非线性极化率.(OB16)     

非中心对称的萘酞菁LB膜非线性光学特性的实验研究

研究了两种非中心对称萘酞菁化合物LB膜的制备及其光谱特性,并采用二次谐波产生技术研究了它们的二阶非线性光学特性。实验结果表明,不同的取代基对萘酞菁化合物的二阶非线性影响非常大,三叔丁基氰基萘酞菁的二阶非线性极化率χ( 2 ) 为3 .7×10 - 8esu ,约为三叔丁基萘酞菁的3 7倍。     

中心金属原子对萘酞菁化合物激发态的光学非线性增强效应

应用Z-扫描技术对比研究了萘酞菁铅和萘酞菁钯化合物在波长为532 nm纳秒激光脉冲作用下的三阶非线光学特性。实验结果表明,两种萘酞菁化合物均显现出较强的非线性吸收特性(反饱和吸收)和非线性折射特性(自聚焦)。理论拟合得出萘酞菁铅和萘酞菁钯的非线性吸收系数分别为6.5410-10 m/W和3.9010-10 m/W;非线性折射系数率n2分别为1.6810-10 esu和8.0410-11 esu;二阶分子超极化率系数分别为3.4410-28 esu和2.5710-28 esu,CS2二阶分子超极化率系数为4.3210-33 esu;两种萘酞菁化合物的二阶分子超极化率强于CS2近5个数量级。实验结果表明,萘酞菁铅化合物具有较强的非线性吸收和非线性折射特性,且大于萘酞菁钯化合物的光学非线性特性是由于萘酞菁铅化合物的重原子效应提高了其光学非线性特性。     

新型金属铟酞菁酯的光学非线性和光限幅特性

文中介绍了一种新型金属铟酞菁酯化合物的合成方法。为了研究该化合物的非线性光学性质,在532 nm波长下,分别使用皮秒和纳秒脉冲对样品进行了Z扫描测试。实验结果表明该样品在皮秒和纳秒时域都有很强的反饱和吸收以及非线性正折射。对Z扫描实验数据进行数值模拟分别得到样品在皮秒和纳秒脉冲作用下等效的三阶非线性吸收系数和三阶折射率:ps=4.110-11m/W,ps=4.510-19m2/W 以及ps=5.110-9m/W,ps=1.510-16m2/W。分析讨论了激发态能及对该化合物非线性光学性质的影响,并使用纳秒脉冲激光对样品进行了光限幅测试,在T/T0=0.5时,阈值为2.0J/cm2,实验结果表明该样品拥有良好的光限幅性能。     

一种新型金属有机化合物的非线性光学特性研究

利用z扫描方法研究了一种新型杂环类化合物的非线性光学特性,该化合物是以金属离子为中心具有π电子结构的配合物,在488nm波长激发下,该化合物具有自散焦特性,测得其二氯甲烷溶液的热致三阶非线性极化率为-1.33×10-4esu,并在此基础上初步研究了它的光限幅特性,其对488nm连续激光的限幅阈值为25W/cm2,限幅机理是基于激发态的反饱和吸收效应。结果表明,该化合物是一种非常有前途的非线性光学材料。     

ZnO纳米结构薄膜的三阶非线性折射特性

采用直流溅射法在石英基片上制备了ZnO纳米结构薄膜。X射线衍射(XRD)谱表明ZnO尺寸约为5nm。利用Z 扫描技术,以锁模Nd:YAG激光器作光源(脉宽35ps,波长为355nm),在共振区域测定了ZnO纳米薄膜的三阶非线性光学常数,其非线性光学折射率常数n2=-5.7×10-8esu。     

稀土配合物Eu（TTFA）3的非线性光学性质的研究

我们合成了稀土配合物Eu（TTFA）3,并且用二甲基甲酰苯胺（DMF）作为溶剂将其配制成浓度为6．8×10^-5mol／L作为待测样品,采用脉冲宽度为20ps,波长为532ran的激光束作为光源,对该样品的三阶非线性进行Z-扫描实验,测得Eu（TTFA）3溶液的非线性折射系数n2=5．6×10^-19m^2／W和双光子吸收系数β=8．1×10^-13m／W。通过计算可得分子的三阶超级化率Y为2．5×10^-30esu,对应于固体样品的三阶极化率x^131为2．1×10^-9esu。此结果表明Eu（TTFA）3具有较大的非线性光学特性。     

四枯丁苯氧基氯代酞菁铟激光防护材料

纳秒级脉冲激光对战场中广泛使用的光电传感器构成了严重威胁。光限幅材料在阻止强激光通过的同时,不影响低能量信号光的通过,是目前激光防护领域的研究热点。针对可见-近红外波段光电传感器强激光防护应用需求,在金属酞菁化合物基础上,基于增强其共轭体系电子云密度的设计思想制备了一种新型高性能光限幅材料——四枯丁苯氧基氯代酞菁铟,并对其进行了测试表征。瞬态吸收光谱实验表明,四枯丁苯氧基氯代酞菁铟具有很强且长寿命的激发态吸收。光限幅性能测试证明其光限幅启动阈值为8 mJ/cm²,光限幅阈值为0.06 J/cm²,损伤阈值大于4 J/cm²,当输入能流达到3 J/cm²时,光限幅器件透过率下降到6%。由测试结果可以看出,该材料光限幅启动阈值及光限幅阈值低,损伤阈值高,可见-近红外波段线性透过率高,具有优异的光限幅性能,在光电系统激光防护中具有较高的应用前景。     

苝类化合物自组装超薄膜的三阶非线性光学性质

在波长532 nm,脉宽30 ps激光脉冲条件下,利用Z-扫描技术对20-双层的类化合物自组装薄膜的三阶非线性光学性质进行了研究,此薄膜表现出很强的饱和吸收和自聚焦效应.采用一个改进的理论模型对带有双面结构的自组装多层膜的Z-扫描实验数据进行了理论拟合,得到此薄膜的非线性折射系数和非线性吸收系数,分别为γ=1.2×10-13 m2/W,β=-2.2×10-6 m/W.     

新型萘酞菁化合物的反饱和吸收和光限幅特性研究

报道了四溴代萘酞菁铜的反饱和吸收和光限幅特性.通过对比研究,分析了金属原子和溴原子的引入对激发态光物理特性的影响.溴取代萘酞菁铜的光限幅性能优于萘酞菁铜和富勒烯.     

AgOx型超分辨近场结构的非线性光学特性研究

采用共焦Z扫描系统，以λ=532nm．脉冲宽度0．7ns．重复频率15．79kHz的脉冲半导体激光器作为入射光源，研究了AgOx超分辨近场结构(SuperRENS)薄膜样品的非线性光学性质．实验获得了其三阶非线性折射率系数随入射光功率的变化曲线．并与Au，Ag薄膜作了比较．讨论了光致非线性变化过程。结果表明，在聚焦激光作用下．AgOx超分辨近场结构薄膜样品存在一相变点．即解析出纳米Ag颗粒，满足了产生局域表面等离子体的激发和增强效应的条件。     

菌紫质LB膜的三阶非线性光学性能的研究

在ITO导电玻璃上,制作38层Z型细菌视紫红质(bR)的LB膜;控制平均转移比在0.93以上。测量了这个LB膜的紫外-可见吸收谱。利用Z扫描技术在输出飞秒激光,波长为400nm和800nm处对菌紫质LB膜的三阶非线性光学性能进行了研究。在800nm处,它的三阶非线性光学极化率为10-9esu,而在400nm处为10-8esu。这表明菌紫质LB膜在非线性光学器件方面具有潜在的应用前景。     

meso-四(对十六烷氧基苯基)卟啉的非线性吸收研究

从理论和实验两方面对新型卟啉化合物5,10,15,20-四(对十六烷氧基苯基)卟啉的非线性吸收特性进行了研究.实验采用开孔Z-扫描方法,使用可调谐纳秒光参量振荡器(OPO)作为光源,获得了710～820 nm波长范围内的Z-扫描曲线.研究表明,该卟啉化合物在较宽的光谱范围内具有大的非线性吸收系数,是一种具有潜在应用价值的新型光限幅材料.     

不同透过率光束对Z-扫描灵敏度的影响

阐述了不同透射率的入射光束对Z-扫描测量灵敏度的影响,实验给出了不同孔径的小孔截取高斯光束改变Z-扫描测量灵敏度,采用数值模拟的方法分析了实验通常得到的高斯、高斯贝塞尔和爱里斑3种入射光束小孔截取对其测量灵敏度的影响。对于由小孔截取的高斯-贝塞尔光束,随着调制参数β的增加其灵敏度下降。与帽顶光束比较发现,3种入射光束中,随着小孔透过率的增加入射光束的Z-扫描测量灵敏度下降,由小孔所截的高斯-贝塞尔光束的灵敏度高,其次是所截的高斯光束,所截的爱里斑光束最低。这说明,在Z-扫描测量时可以通过调节小孔的孔径提高其灵敏度。     

几种新型非线性光学晶体的性能和应用

本文介绍LBO、BBO、KTP、LAP晶体的物理、化学、机械和抗潮等方面的性质,给出了它们折射率的Sellmeier方程、非线性光学系数、几种常见波长的位相匹配的计算及测量结果。并对它们的性能进行了比较和讨论。还介绍了用这些晶体制成的非线性光学器件的性能和指标,最后介绍了LBO、BBO、KTP晶体在光学参量振荡和在“飞秒’脉宽激光测量上的应用。     

肉桂醛衍生物的分子二阶非线性光学效应的理论研究

采用ＣＮＤＯ／Ｓ—ＣＩ方法结合引入外场的微扰理论．计算了一系列内桂醛衍生物的分子二阶极化率，并且从微观上探讨了该类化合物取代基的电子性质、取代基位置及其取代数目对分子二阶非线性光学系数的影响。结果表明，该类化合物有较高的分子二阶极化率；取代基的电子性质和取代方式对其有明显的影响。     

电晕极化聚合物膜非线性光学特性

报道了一组新设计的染料分子以掺杂和共聚两种形式加入基质ＰＭＭＡ聚合物．并制成固体薄膜。采用电晕极化（Ｃｏｒｏｎａ－Ｐｏｌｉｎｇ）．获得较大二阶非线性系数（ｄ３３＝１．２６×１０－７ｅｓｕ）．具有较好稳定性。详细研究了极化条件、分子结构、加入基质方式对非线性光学强度和稳定性的影响。     

两种无机巢形金属团簇的非线性吸收及光限幅特性研究

用 5 32nm ,8ns激光脉冲系统研究了两种巢形金属团簇非线性吸收和光限幅特性。Z 扫描和光限幅的实验结果表明 ,团簇的非线性吸收和光限幅特性强烈依赖于重金属原子。根据有效激发态吸收理论分析了光限幅机理