三種DMIT金屬有機(jī)配合物材料的三階非線性光學(xué)性能的研究.pdf

1、隨著光通信技術(shù)和密集波分復(fù)用技術(shù)的迅猛發(fā)展，存在于光電、電光轉(zhuǎn)換器件中的切換時(shí)間慢、時(shí)鐘便宜、嚴(yán)重串話等缺點(diǎn)成為亟待解決的問題。全光開關(guān)是解決這些問題的關(guān)鍵的器件之一。全光開關(guān)的工作原理是利用了材料的三階非線性光學(xué)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(shí)就會帶來相位的變化，從而實(shí)現(xiàn)光開關(guān)動作。三階非線性光學(xué)材料還具有其他方面的應(yīng)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(dá)到幾百GW/cm2

2、，在這個(gè)強(qiáng)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(xué)性能可以用來制作光限幅器件，能有效防護(hù)激光對人眼、傳感器以及設(shè)備的損害。 全光開關(guān)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(yīng)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(fèi)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(yīng)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(yīng)要大。三階非線性光學(xué)材料性能參數(shù)的準(zhǔn)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(jìn)和器件的設(shè)計(jì)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(xué)性能的新材料過程中，通過分析材料結(jié)構(gòu)與其非線性光學(xué)性能之間的關(guān)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(jī)配合物新材料，它們的三階非線性光學(xué)性質(zhì)

4、被首次報(bào)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(qiáng)有機(jī)化合物的三階非線性光學(xué)特性。目前對該類配合物三階非線性光學(xué)特性的研究并不是很多，但從已有的研究結(jié)果可以看出，這是一類性能優(yōu)良的非線性光學(xué)材料，在非線性光學(xué)領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價(jià)值。 第二，運(yùn)用Z掃描技術(shù)對BuCu、BuCo和EtCo在1064rim，40ps條件下非線性折射和非線性吸收性質(zhì)進(jìn)行了表征和研究，分析了材料的非線性光學(xué)機(jī)理。Z掃描技術(shù)是一種裝置簡單的

5、可以表征材料的三階非線性光學(xué)特性的方法。給出了這種方法比較詳細(xì)的公式推導(dǎo)，以及計(jì)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(zhì)，即n2非線性折射率為負(fù)值，并表現(xiàn)出一定的非線性吸收。 第三，運(yùn)用Z掃描技術(shù)對不同濃度、不同強(qiáng)度下EtCo和BuCu溶液的三階非線性性質(zhì)進(jìn)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(zhì)，討論了造成差異的主要原因，并評估了他們在光開關(guān)器件制備方面的應(yīng)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(shí)驗(yàn)中探測到的非線性光學(xué)效應(yīng)來自于溶液中的溶質(zhì)，而非溶劑丙酮。當(dāng)改變?nèi)肷涞募す鈴?qiáng)度時(shí)，如果材料的非線性吸收基本上與強(qiáng)度成線性的關(guān)系，這說明材料的非線性光學(xué)效應(yīng)是來源于光克爾效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)中的熱效應(yīng)是可以忽略的。通過對比不同材料的非線性光學(xué)性質(zhì)，有利于發(fā)現(xiàn)優(yōu)化材料性質(zhì)的方法。 研究工作發(fā)現(xiàn)，通過改變金屬