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。     

氯代铟卟啉末端功能化的PMMA活性自由基聚合材料制备及光学非线性研究（特邀）

合成了5,10,15-三苯基-20-(4-羟基苯基)氯代卟啉铟，采用2-氯丙酰氯对其封端作为引发剂，以甲基丙烯酸甲酯为单体，CuCl/PMDETA为催化体系，通过原子转移自由基聚合得到了不对称卟啉铟末端功能化的线形聚甲基丙烯酸甲酯。通过UV-vis、FT-IR和1H-NMR进行结构表征。利用凝胶渗透色谱对聚合物的分子量及分子量分布指数进行测定，测试结果表明，聚合物的分散度范围为1.11~1.21，分子量分布较窄，聚合反应具有良好的可控性。采用倍频锁模Nd:YAG皮秒脉冲激光系统，在输出激光波长532 nm，脉冲宽度21 ps的条件下，利用Z-扫描对系列卟啉化合物的三阶非线性光学性质进行了测试分析，通过对实验数据的模拟和计算表明，聚合度为16，分子量为2414的聚合物三阶非线性极化率值最大，为1.144×10?12 esu。     

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。     

基于富勒烯聚合物的光限幅效应研究

介绍了富勒烯材料在光限幅领域的研究进展,利用杂化合成方法制备了聚苯乙烯-富勒烯聚合物,并对合成的样品进行了性能表征,合成的聚合物材料具有均匀的分布特性,通过Z扫描实验对材料的非线性特性进行了测试分析。结果表明,该材料在较高线性透过率条件下具有良好的非线性限幅效应,对研制高性能的激光防护器具有重要意义。     

气相沉积法制备含酞菁铜聚酰亚胺薄膜的光电性能研究

在2×10-3Pa真空度下,以酞菁铜(CuPc)、均苯四甲酸酐(PMDA)和二氨基二苯醚(ODA)为原料,通过控制三源单体的加入摩尔计量、加热时间和其沉积速率,在玻璃衬底上合成了含酞菁铜的聚酰胺酸,再经150～200℃真空加热亚胺化1h后得到了成膜性良好的均匀含酞菁铜聚酰亚胺薄膜.红外谱图证实了所合成产物的结构,紫外吸收分析表明含酞菁铜聚酰亚胺薄膜在可见光区、近红外区具有较强的吸收,热失重分析表明所制备的含酞菁铜聚酰亚胺具有良好的热稳定性能;简并四波混频方法测得薄膜的三阶非线性极化率为1.984×10-9esu,表现出良好的三阶非线性特性.     

气相沉积法制备含酞菁铜聚酰亚胺薄膜的光电性能

在2×10-3Pa真空度下,以酞菁铜、均苯四甲酸酐和二氨基二苯醚为原料,通过控制三源单体的加入摩尔计量、加热时间和沉积速率,在玻璃衬底上合成了含酞菁铜的聚酰胺酸,再经150℃～200℃真空加热亚胺化1 h后得到了成膜性良好的均匀含酞菁铜聚酰亚胺薄膜.红外谱图证实了所合成产物的结构,紫外-可见光吸收分析表明含酞菁铜聚酰亚胺薄膜在可见光区、近红外区具有较强的吸收,热失重分析表明所制备的含酞菁铜聚酰亚胺具有良好的热稳定性能;用简并四波混频方法测得薄膜的三阶非线性极化率为1.984×10-9esu,表现出良好的三阶非线性特性.     

可溶性聚(2,5-二己氧基)对苯乙炔三阶非线性光学特性

报道了利用脱氯化氢反应制备可溶性聚(2,5二己氧基)对苯乙炔(PDHOPV),这种聚对苯乙炔(PPV)衍生物在波长450～550nm范围内具有强的光学吸收,最大吸收峰位于499nm处。采用简并四波混频(DFWM)技术对PDHOPV薄膜的非线性光学特性进行研究。结果表明:PDHOPV具有大的三阶非线性光学特性;激发波长为532nm的共振三阶非线性系数和1.064μm的非共振三阶非线性系数分别为9.6×10-10esu和2.1×10-11esu;电子共振增强有利于提高三阶非线性光学系数。     

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。     

石墨烯压力传感器Au-Si共晶键合的气密性封装

针对石墨烯压力传感器的高气密性封装要求，设计了一种应用于石墨烯压力传感器的Au-Si键合工艺。采用Au-Si键合工艺只需要在传感器的密封基板表面生长一层100 nm的SiO₂,并在生长的SiO₂表面溅射金属密封环，密封环金属采用50 nm/300 nm的Ti/Au。使用倒装焊机在380℃以及16 kN的压力环境下保持20 min完成传感器芯片与基板的键合，实现石墨烯压力传感器的气密性封装。键合完成后对键合指标进行表征测试，平均剪切力可达19.596 MPa,平均泄露率为4.589×10^-4 Pa·cm³/s。通过对键合前后石墨烯传感器芯片电阻检测，电阻输出平均值变化了3.36%,键合前后电阻输出相对稳定。对传感器进行静态压力检测，其灵敏度>0.3 kΩ/MPa,非线性<1%FS。实验结果表明，石墨烯压力传感器采用Au-Si键合工艺进行气密封装不仅工艺简单，且强度高。     

主链含过渡金属（Pd和Ni）多炔聚合物的三阶非线性光学响应

描述了主链含过渡金属（Ｐｄ或Ｎｉ）的多炔聚合物的三阶非线性光学特性。通过四波混频（ＤＦＷＭ）实验，发现其具有高的三阶非线性光学系数，得到｜ｘ（３）｜≌３×１０－１３ｅｓｕ，分子超极化率ｙ≌５×１０－３１ｅｓｕ，并且在可见和红外区域有较小的吸收系数，这使之成为一种具有许多潜在用途的非线性光学新材料。     

二萘并噻吩四酮在飞秒激光下的三阶非线性光学性能

合成了化合物二萘并[2,3-b:2',3'-d]噻吩-5,7,12,13-四酮,用IR,1H NMR和元素分析表征了其结构.采用波长为800 nm,脉宽为80fs的钛宝石飞秒激光,运用简并四波混频(DFWM)法,研究了化合物在非共振状态下的三阶非线性光学(NLO)性能.三阶非线性光学极化率为2.73×10-13 esu,非线性折射率为5.03×10-12esu,分子二阶超极化率为2.85×1031esu,响应时间为86fs.分析了化合物的分子结构对三阶非线性光学性能的影响.结果表明此化合物具有潜在的非线性光学应用.     

有机三阶非线性光学材料的研究概述

材料的三阶非线性光学性能是当今国内外研究的热点,简要介绍了三阶非线性光学效应的基本原理、研究方法和影响因素.讨论了比较热门的几种非线性光学材料,比较了它们的优缺点,并给出了部分材料的三阶非线性光学参数,提出了分子设计有机三阶非线性材料的一些规律性结论,展望了有机三阶非线性光学材料的研究趋势.     

可溶性聚对苯乙炔衍生物非线性光学效应研究

以对甲氧基苯酚和溴代烷为原料,经过脱氯化氢反应合成了三种可溶性非对称烷氧基取代聚对苯乙炔 (PPV)衍生物,分别为聚(2 甲氧基 5 丁氧基)对苯乙炔(PMOBOPV)、聚[2 甲氧基 5 (3′ 甲基)丁氧基]对苯乙炔 (PMOMBOPV)和聚(2 甲氧基 5 辛氧基)对苯乙炔(PMOCOPV)。利用后向式简并四波混频(DFWM)研究了它们 的三阶非线性光学性质。结果表明PMOBOPV,PMOMBOPV和PMOCOPV的三阶非线性极化率(χ(3))分别为 3.14×10-10,5.96×10-10和3.71×10-10esu,相应的二阶分子超极化率(γ)分别为4.22×10-28,7.78×10-28和 5.00×10-28esu。分析了分子结构对聚对苯乙炔衍生物非线性光学性质的影响。采用分光光度计对三种材料的 光学禁带宽度(Eg)进行了测量,线性拟合的结果表明PMOBOPV,PMOMBOPV和PMOCOPV的Eg值分别为 2.08,2.03及2.05eV。     

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。     

Fe_2O_3溶胶的三阶非线性光学特性

本文用简并四波混频研究了Fe_2O_3水溶胶和有机溶胶的三阶非线性光学特性,指出当Fe_2O_3微粒表面包覆一极性分子后可明显地增强其三阶非线性。实验测得Fe_2O_3水溶胶和有机溶胶的三阶非线性光学系数分别为1.3×10~(-10)esu和2.3×10~(-9)esu。分析了非线性效应的增强机理。     

掺半导体玻璃的简并四波混频

用简并四波混频研究了CdS_xSe_(1-x)半导体玻璃的三阶非线性光学特性。实验结果表明这种材料具有大的三阶非线性系数(x~(3)～10~(-8)esu)和快速非线性响应时间(<1ns)。     

山梨酸酯类C60衍生物的合成及非线性光学性质

为了更深入地探讨C60衍生物的非线性光学性质,用5-(2-硫甲基-4-甲基)-嘧啶基-戊二炔-1-醇山梨酸酯与富勒烯C60进行加成反应,获得了一种新型的山梨酸酯类C60衍生物,用MALDI-TOF-MS,IR,UV-vis,1H NMR,DEPT和13CNMR进行了结构表征。利用Q倍频ns/ps Nd:YAG激光脉冲以及z扫描技术和光限辐实验研究了该化合物的非线性折射和光限辐特性,并获得了3阶非线性光学系数和非线性吸收系数。结果表明,C60衍生物有很强的非线性吸收和非线性折射,并具有较低的光限幅箝位值,是一种非常有前途的非线性光学材料。     

一种花菁染料超薄膜的激光诱导瞬态光栅

采用旋涂法制备了一种五甲川花菁染料的超薄膜,利用激光诱导瞬态光栅的方法研究染料薄膜的三阶,乃至更高阶的非线性光学特性.通过理论计算得到了该样品在不同浓度下的非线性光学信号的响应时间(59～102 ps),分析表明花菁染料五甲川链上的π-π*电子跃迁是引起该染料薄膜非线性光学效应(20.5×10-13esu～30.3×10-13esu)的主要原因.研究结果表明激光诱导瞬态光栅是研究介质高阶非线性光学特性一种非常有意义的实验方法.