三種DMIT金屬有機配合物材料的三階非線性光學性能的研究.pdf

1、隨著光通信技術和密集波分復用技術的迅猛發(fā)展，存在于光電、電光轉換器件中的切換時間慢、時鐘便宜、嚴重串話等缺點成為亟待解決的問題。全光開關是解決這些問題的關鍵的器件之一。全光開關的工作原理是利用了材料的三階非線性光學特性，用一束控制光引起材料的折射率發(fā)生變化，信號光在其中通過時就會帶來相位的變化，從而實現(xiàn)光開關動作。三階非線性光學材料還具有其他方面的應用，比如制作光限幅器件等。隨著超快激光的出現(xiàn)，光束的光功率密度很容易達到幾百GW/cm2

2、，在這個強度下，人的眼睛很容易受到傷害，測試用的探測器也很容易被打壞。材料的雙光子吸收等三階非線性光學性能可以用來制作光限幅器件，能有效防護激光對人眼、傳感器以及設備的損害。 全光開關要求材料具有大的三階非線性折射率，小的線性和非線性吸收系數(shù)和快的響應速度。三階非線性折射率大，意味著控制光的光功率密度就不用很高，可以降低費用：線性和非線性吸收系數(shù)小，就可以降低損耗還可以減小熱效應的影響，提高系統(tǒng)可靠性。而用來制作光限幅器件的材料

3、則要求雙光子吸收或反飽和吸收效應要大。三階非線性光學材料性能參數(shù)的準確表征是研究材料性能的重要手段，可以對材料的探索、改進和器件的設計提供參考和依據(jù)。本論文的主要工作如下： 第一，合成了三種新的DMIT類材料BuCu、BuCo和EtCo。在探索具有高三階的非線性光學性能的新材料過程中，通過分析材料結構與其非線性光學性能之間的關系，改變配合物的中心金屬離子和陽離子，合成了三種DMIT類金屬有機配合物新材料，它們的三階非線性光學性質

4、被首次報道。DMIT類材料一般具有電子共軛體系，離域π電子可以大大加強有機化合物的三階非線性光學特性。目前對該類配合物三階非線性光學特性的研究并不是很多，但從已有的研究結果可以看出，這是一類性能優(yōu)良的非線性光學材料，在非線性光學領域具有潛在應用價值。 第二，運用Z掃描技術對BuCu、BuCo和EtCo在1064rim，40ps條件下非線性折射和非線性吸收性質進行了表征和研究，分析了材料的非線性光學機理。Z掃描技術是一種裝置簡單的

5、可以表征材料的三階非線性光學特性的方法。給出了這種方法比較詳細的公式推導，以及計算非線性折射率、非線性吸收系數(shù)、非線性極化率和分子二階超極化率的方法。這三種材料在波長為1064nm，脈寬為40ps激光脈沖照射下，均表現(xiàn)出自散焦性質，即n2非線性折射率為負值，并表現(xiàn)出一定的非線性吸收。 第三，運用Z掃描技術對不同濃度、不同強度下EtCo和BuCu溶液的三階非線性性質進行了研究。并且對比了BuCu、BuCo和EtCo的三階非線性折射

6、和非線性吸收性質，討論了造成差異的主要原因，并評估了他們在光開關器件制備方面的應用潛力。如果材料的非線性吸收與溶液的濃度成正比，則說明實驗中探測到的非線性光學效應來自于溶液中的溶質，而非溶劑丙酮。當改變?nèi)肷涞募す鈴姸葧r，如果材料的非線性吸收基本上與強度成線性的關系，這說明材料的非線性光學效應是來源于光克爾效應，實驗中的熱效應是可以忽略的。通過對比不同材料的非線性光學性質，有利于發(fā)現(xiàn)優(yōu)化材料性質的方法。 研究工作發(fā)現(xiàn)，通過改變金屬