4-羧基-4'-氨基偶氮苯LB膜的光谱及其二次谐波产生特性研究

采用紫外可见吸收谱和二次谐波产生的方法研究了一种新型偶氮化合物分子的LB膜及非线性光学特性.4-羧基-4'-氨基偶氮苯分子在水表面可以形成稳定的单分子膜并且可以较好的转移到固体基板上形成LB多层膜.测量了LB膜二次谐波产生随入射基频光入射角的变化关系,二次谐波信号强度最大值在入射角约为60°的地方,LB膜具有非常大的二次谐波信号强度,其分子超极化率约为β=1.17×10-29esu.     

4-羧基-4′-氨基偶氮苯LB膜的光谱及其二次谐波产生特性研究

采用紫外可见吸收谱和二次谐波产生的方法研究了一种新型偶氮化合物分子的LB膜及非线性光学特性。4-羧基-4′-氨基偶氮苯分子在水表面可以形成稳定的单分子膜并且可以较好的转移到固体基板上形成LB多层膜。测量了LB膜二次谐波产生随入射基频光入射角的变化关系,二次谐波信号强度最大值在入射角约为60°的地方,LB膜具有非常大的二次谐波信号强度,其分子超极化率约为β=1.17×10-29esu。     

两种偶氮苯化合物LB膜的光谱与非线性光学特性

两端具有推拉电子基团的偶氮化合物中的N=N双键提供了优异的电子通道,有利于产生非线性光学效应,并且推拉电子基团对偶氮化合物的非线性光学特性有较大的影响.采用紫外可见吸收和二次谐波产生(SHG)技术研究了两种推-拉"型偶氮苯分子Langmuir-Blodgett(LB)膜的光谱和二阶非线性光学特性.4-硝基-4′-氨基偶氮苯(NAA)和4-羧基-4′-氨基偶氮苯(CAA)分子在亚相表面可以形成稳定的单分子膜,并且能较好地转移到固体基板上形成LB多层膜;由于-NO2比-COOH具有更强的吸电子能力,电子在NAA分子内更容易转移,并形成较大分子偶极矩,分子具有更大的一阶超极化率.实验测得NAA和CAA的二阶非线性系数d33分别为40.8 pm/V和24.2 pm/V,一阶超极化率β分别为1.97×10-29esu和1.17×10-29esu,NAA分子的一阶超极化率约为CAA的1.7倍,实验与理论计算结果符合较好.     

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。     

NMOB分子LB膜的光谱及其非线性光学特性研究

通过稳态和时间分辨荧光及二次谐波产生(SHG)的方法研究了2-硝基-5-(N-甲基-N-十八烷基)氨基苯甲酸(NMOB)分子朗缪尔-布罗基特(Langmuir-Blodgett,LB)多层膜的光谱及非线性光学特性。LB膜的稳态荧光谱较溶液红移大。而纯的NMOBY型LB多层膜与NMOB/花生酸交替的LB多层膜之间差别较小;由于分子间的相互作用,使得NMOB分子在溶液中比在LB膜中的荧光衰减时间大。在LB膜中,纯的NMOB和NMOB与花生酸交替的LB多层膜的荧光衰减时间相差不大,说明NMOB分子层内的相互作用较大,而层间的相互作用较小;由于苯环两侧的不对称取代,分子内部形成固有的偶极矩,使得NMOB/花生酸交替的LB多层膜具有较大的宏观偶极矩,因而具有大的二阶非线性极化率,其超分子极化率约为β=4×10-29esu。     

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)     

半花菁LB多层膜二次谐波产生的温度特性研究

利用吸收谱和二次谐波产生 (SHG)技术研究了温度对半花菁Langmuir Blodgett(LB)多层膜的膜结构和非线性光学特性的影响。LB膜的二次谐波强度起初随温度的增加而增加 ,最大值约在 45℃左右 ,然后随温度的增加而减小。在半花菁与花生酸或花生酸铬交替的LB多层膜中 ,由于花生酸的融化 ,导致膜结构的变化 ,使得二次谐波强度随温度的变化有一个突变点。线性吸收谱表明半花菁分子在LB多层膜中形成了H 聚集体 ,并且通过加热可以使聚集体分解     

混合芪盐与二十酸LB膜中的分子二阶非线性光学极化率

把芪盐与二十酸以不同的比例混合，制备单层ＬＢ膜，研究了材料的分子二阶非线性光学极化率。在芪盐含量为５０％￣７０％之间得到了极大增强的二次谐波信号。经分析认为在ＬＢ膜上除芪盐以两种聚集体的形式出现外，芪盐与二十酸分子之间还存在相互作用，它阻止了芪盐分子产生聚集的趋势，使芪盐聚集体多以聚集体１的形式出现。芪盐聚集体１的吸收可使四阶非线性极化率χ＾（４）产生共振增强，从而引起混合材料单层ＬＢ膜对二次谐波     

混合芪盐与二十酸LB膜中的分子二阶非线性光学极化率

把芪盐与二十酸以不同的比例混合，制备单层ＬＢ膜，研究了材料的分子二阶非线性光学极化率。在芪盐含量为５０％～７０％之间得到了极大增强的二次谐波信号。经分析认为在ＬＢ膜上除芪盐以两种聚集体的形式出现外，芪盐与二十酸分子之间还存在相互作用，它阻止了芪盐分子产生聚集的趋势，使芪盐聚集体多以聚集体１的形式出现。芪盐聚集体１的吸收可使四阶非线性极化率χ（４）产生共振增强，从而引起混合材料单层ＬＢ膜对二次谐波信号产生影响。     

LB膜与AFM技术研究磷脂酰乙醇胺单分子膜结构

用LB膜技术对磷脂酰乙醇胺(PE)单分子膜的影响因素进行了研究。实验发现溶液浓度、亚相温度、pH值以及胆固醇含量等因素对磷脂酰乙醇胺单分子膜成膜条件有一定的影响。当溶液浓度为0.32 mg/mL,加入量在100~500μL范围内,随着加入量的增多,磷脂分子越易形成致密的单分子层;温度升高对单分子膜有一定的破坏作用,在39.1℃时,亚相的pH值在中性或接近中性的弱酸条件下,PE分子排列更有序;胆固醇的加入降低了PE分子膜的流动性,对单分子膜有显著的稳固作用。用Y型LB提膜法将单分子膜转移到新解离的云母表面,用原子力显微镜技术对其进行了分子结构的观察研究,实验结果表明,膜压低于1 mN/m时,液面上磷脂分子的烃链自由弯曲运动,取向性呈无序随机排列。但在大于1 mN/m时,PE分子较易形成有序分子膜,膜压为33 mN/m,形成高质量的LB膜。     

非对称耦合量子阱的二次谐波产生与量子阱参数关系研究

采用反射式二次谐波产生 (SHG)方法对非对称Ⅱ Ⅵ族耦合量子阱Zn1 -xCdxSe ZnSe的非线性光学特性进行了研究。非中心对称性和阱间耦合效应在很大程度上增强了材料的非线性效应。发现在入射光和反射光均为p偏振 ,以及入射光和反射光分别为s偏振和p偏振两种情况下 ,SHG信号都随Cd含量x的增大而减小。与ZnSe基体材料相比 ,非对称耦合量子阱 (ACQW)在可见光波段的SHG信号增强一个量级以上。同时发现SHG信号随入射光偏振角的变化而周期性地变化。     

利用Ⅱ类相位匹配实现稳定倍频输出

提出利用Ⅱ类相位匹配方法实现稳定倍频输出,并对该方法进行了理论分析和数值模拟。数值模拟是对KTP晶体xy平面内的Ⅱ类相位匹配倍频过程进行的。数值计算结果表明,Ⅱ类相位匹配倍频过程中,当基频光以除最佳入射偏振角之外的偏振方向入射时,倍频强度曲线随倍频晶体长度增加而呈周期性变化;由于这种周期性变化的存在,当基频光起伏变化时,倍频强度曲线会交叉汇聚,出现倍频稳定区;当偏离角(入射偏振角与最佳入射偏振角差值)一定时,随着基频光入射强度的增大,实现稳定倍频输出所需的倍频晶体长度减小,稳定输出时倍频效率不变;当基频光强度一定时,随着偏离角的增大,倍频输出稳定性提高,倍频效率稍有下降。     

TEA CO2激光在AgGaSe2晶体中的倍频实验研究

实验上实现了TEACO2 激光在AgGaSe2 非线性光学晶体中的倍频光产生。着重研究了TEACO2 激光的能量、脉冲重复频率以及基波的焦点位置对于倍频光输出的影响。实验中得到了倍频光的角度调谐曲线 ,将入射光聚焦在晶体的中心区域 ,获得最大倍频光输出能量为 1 32mJ。脉冲能量转换效率为 2 4 % ,主脉冲的最大转换效率为 4 %。还分析了脉冲重复频率的变化 ( <10Hz)对倍频转换效率的影响。实验结果发现抑制倍频转换效率的主要因素为晶体的光学质量、激光脉冲低功率密度的拖尾以及激光脉冲的不稳定。特别由于脉冲附带长的拖尾加剧了热透镜效应 ,使得脉冲重复频率的增加引起转换效率的降低。     

吖啶酮衍生物粉末微晶的二次谐波测量

建立了有机物粉末二次谐波(SHG)的测量系统。测定了N-烃基口丫啶酮衍生物粉末的SHG,并以溶剂变色法测定了一些口丫啶酮衍生物的分子超极化率与分子基态偶极矩的复合量(βCTμg).从分子结构特征与分子折射率等方面对其所表现出的非线性光学性质进行了分析。具有“Λ”型多极结构、分子间氢键、支化烷基和甲基的口丫啶酮衍生物,粉末SHG较强;βCTμg与SHG相对强度近似线性关系;分子折射率与SHG不满足Kurtz-Pery关系。     

光学晶体K2Al2B2O7用于全固态紫外激光器的理论研究

讨论了(KABO)晶体的折射率与群速指数随光波长参数的变化.基于非线性光学晶体的谐波理论,详细分析比较了KABO晶体倍频和三倍频的频率变换特性.得到了LD泵浦的调QNd:YAG激光器在Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配下的倍频,三倍频、四倍频的相位匹配角、有效非线性系数、光波走离角等参量.     

亚相中离子对半花菁多层膜光学性质的影响

研究了亚相中二价阳离子Ｃｄ２＋,Ｂａ２＋,Ｃｏ２＋对非活性氮冠醚分子的π－Ａ曲线、半花菁／氮冠醚Ｙ型交替多层膜的紫外可见吸收光谱、稳态荧光光谱和光学二次谐波强度的影响。在氮冠醚分子的单层膜中,分子的占有面积依赖于亚相中的离子。交替多层膜的吸收峰位置、稳态荧光峰的位置和光学二次谐波强度由亚相中的离子所调制,并且解释了可能的物理机制。     

利用二次谐波产生研究Al2O3/Al(111)表面的动力学变化

主要介绍了当激光入射到单晶金属Al2O3／Al(111)表面时将发生二次谐波产生(SHG)现象的实验装置和实验方法,利用该装置可以研究SHG和从Al2O3／Al(111)表面反射的SHG在空间各向异性的变化情况,从而可以探测Al2O3／Al(111)表面结构对称性。实验中发现,当脉冲激光功率在2×106 W／cm2-9．6×106W／cm2范围内变化时,没有检测到SHG信号的各向异性变化;当使用P-极化泵浦激光时,发现Al2O3／Al(111)样品绕法线旋转360度时,P-极化的SHG信号在空间三个方向上呈现最大值相等;当使用脉冲强度为12×100 W／cm2的1064 nm P-极化泵浦激光时, Al2O3／Al(111)表面被损坏,损坏后的表面其SHG信号并不呈现对称的各向异性变化,当使用脉冲强度为11×106W／cm2的1064 nm P-极化泵浦激光时产生表面退火现象,从退火表面所产生的反射532 nm P-极化SHG信号中发现,SHG信号呈现衰减的各向异性成分。     

Strontium Barium Niobate as a Multifunctional Two‐Dimensional Nonlinear “Photonic Glass”

The ability of Strontium Barium Niobate crystal as a two‐dimensional nonlinear optical multiple‐wavelength‐and‐direction converter is demonstrated, showing how harmonic generation can be obtained in an extremely large spectral range. The whole visible spectral region can be continuously generated without any angle or temperature tuning by using different nonlinear schemes involving SHG and THG in different configurations. The dominant frequency conversion mechanisms acting in each case are experimentally determined. The system can act as a nonlinear prism since the SHG conical radiation from 430 to 680 nm can be dispersed into an external angle range of 36°. Conical nonlinear processes are also demonstrated under intracavity conditions from a diode pumped Nd³⁺:SBN laser crystal. Different harmonic generated rings appear simultaneously inside the cavity, while the crystal is lasing at 1063 nm. The system constitutes the first experimental example of a two‐dimensional generalized nonlinear photonic glass on a tunable solid state laser and can be useful for novel optical multifunctional devices such as nonlinear prism self‐frequency converted solid state lasers.