有機(jī)材料光學(xué)非線性光頻特性研究.pdf

1、有機(jī)材料的光學(xué)非線性已經(jīng)成為目前非線性光學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一,并且在很多方面得到了應(yīng)用。有機(jī)材料的結(jié)構(gòu)可塑性更是為材料的改造和選取提供了更為有利的條件。為了能夠提高有機(jī)材料的光學(xué)非線性性質(zhì),化學(xué)和物理方面的研究者都在尋找更好的結(jié)構(gòu)來(lái)滿足應(yīng)用的需求,如光限制、光開(kāi)關(guān)等。目前對(duì)于有機(jī)材料非線性吸收及其光限制效應(yīng)的研究大多集中于單一波長(zhǎng)或有限的幾個(gè)波長(zhǎng),而在一定光頻范圍內(nèi)的多波長(zhǎng)測(cè)量的報(bào)道還比較少,尤其是對(duì)于激發(fā)態(tài)非線性吸收。但是,為了更為全

2、面的了解材料的非線性吸收特性,尋找具有更大非線性吸收的材料并加以應(yīng)用,在一個(gè)較寬的光頻范圍內(nèi)對(duì)有機(jī)材料非線性吸收特性的研究是非常必要的。 本論文首先介紹了材料的基本吸收理論,詳盡的分析了非線性吸收的機(jī)理。我們采用Z掃描方法,選用了二硫化碳(CS2)、富勒烯(C60)和幾類(lèi)卟啉衍生物作為研究主體,在較寬的光頻范圍內(nèi)從不同的角度分析了有機(jī)材料結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致的非線性吸收的改變。論文的主要內(nèi)容包括： 第一章主要介紹了非線性光學(xué)和有

3、機(jī)材料的研究背景和發(fā)展?fàn)顩r,簡(jiǎn)單的介紹了三階光學(xué)非線性的光頻特性研究,對(duì)論文中所研究的材料CS2、C60和卟啉類(lèi)衍生物以及當(dāng)前這些材料的非線性研究進(jìn)展作了詳細(xì)的介紹。 第二章我們從基礎(chǔ)的光吸收入手,引入到有機(jī)材料非線性吸收的幾種類(lèi)型及其應(yīng)用,通過(guò)分析有機(jī)分子的躍遷理論來(lái)解釋了飽和吸收和反飽和吸收的躍遷機(jī)制。在本章的最后,我們介紹了幾種非線性吸收的測(cè)量方法第三章中我們重點(diǎn)介紹了非線性介質(zhì)中的光束傳播和Z掃描方法。對(duì)光束傳播過(guò)程中不

4、同樣品厚度(薄介質(zhì)和厚介質(zhì))的情況加以了介紹。在本章的后半部分,我們對(duì)Z掃描方法進(jìn)行了全面的介紹,并給出了我們實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)裝置、設(shè)備和結(jié)果分析的方法。 在第四章,我們?cè)谝欢ǖ牟ㄩL(zhǎng)段范圍內(nèi)研究了作為有機(jī)材料非線性吸收研究的標(biāo)準(zhǔn)材料CS2,并且和C60材料的非線性吸收性能在各個(gè)波長(zhǎng)下進(jìn)行了比較。通過(guò)對(duì)比,我們分析了在不同波長(zhǎng)利用CS2作為研究參考物時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng),并且發(fā)現(xiàn)了CS2在短波長(zhǎng)420-460nm范圍內(nèi)的非線性吸收強(qiáng)于C60

5、。 在第五章中,針對(duì)不同結(jié)構(gòu)的自由基卟啉衍生物進(jìn)行了非線性吸收特性的研究。我們發(fā)現(xiàn)了一定的結(jié)構(gòu)--非線性吸收性能之間的關(guān)系,通過(guò)附加不同位置的有機(jī)鏈以及同一位置不同鏈長(zhǎng)的比較,給出了這些不同結(jié)構(gòu)帶來(lái)的反飽和吸收的變化。本章的后半部分,我們研究了核修飾卟啉結(jié)構(gòu)對(duì)卟啉光學(xué)非線性的影響,從結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和不同配位體兩個(gè)方面對(duì)比研究了幾種卟啉衍生物的吸收特性。 第六章我們對(duì)三種金屬Zn、Cu、Ni作為核配位的金屬卟啉做了非線性吸收