含雜環(huán)生色團的雜化非線性光學薄膜的制備與研究.pdf

1、非線性光學(NLO)是研究在強光(激光)作用下物質的響應與場強呈現的非線性關系的科學。如今，非線性光學材料在高速光通訊，光信息處理以及光學存貯等領域的應用前景已經得到越來越多的重視。無機-有機雜化非線性光學材料突破了傳統(tǒng)無機、有機材料的界限，將有機非線性分子與無機基質在分子水平上融為一體，不僅兼有無機、有機材料兩者的性能優(yōu)勢，還能夠實現功能復合和協(xié)同優(yōu)化，能較好的解決實踐中的各種問題，所以這種雜化材料具有非常廣闊的應用前景，已成為非線性

2、光學與材料科學領域的一大研究熱點。 本文對非線性光學的基本原理以及非線性光學材料的發(fā)展進行了簡要介紹，并評述了非線性光學生色團的設計理論及研究進展。在此基礎上，本文選擇合成了三種新型含有雜環(huán)的生色團，分別是基于苯并噻唑的EBTC，基于苯并惡唑的EBOC和基于三氰呋喃的FS。根據溶劑變色法，測得三種生色團的β<,CT·μg>值分別為7438×10<'-30> esu·D，5689×10<'-30> esu·D和3599×10<'-

3、30> esu·D。將生色團EBTC、EBOC以及FS和異氰酸基丙基三乙氧基硅烷(ICTES)反應合成了三種新型的硅氧烷染料(ASD)。合成的生色團分子和硅氧烷染料的結構經核磁共振(NMR)，紅外光譜(FTIR)，元素分析等確認。并用紫外-可見吸收光譜(UV-Vis)，熱重分析(TGA)，差示掃描量熱分析(DSC)等測試了分子的透明性，以及熱穩(wěn)定性。EBTC，EBOC與FS的熱分解溫度分別為241℃，230℃和278.6℃。顯示出良好的

4、熱穩(wěn)定性。 以硅氧烷染料(ASD-EBTC、ASD-EBOC)和正硅酸乙酯(TEOS)為先驅體，通過溶膠-凝膠(Sol-gel)法制備雜化非線性光學材料，用旋涂法制備薄膜。并用原位二次諧波法測定薄膜的非線性光學性能。含有生色團分子EBTC和EBOC的雜化薄膜的d<,33>值分別為23.7pm/V和9.27pm/V，同時薄膜的半衰溫度都達到了1.50℃，具有良好的極化取向穩(wěn)定性，顯示出雜化材料穩(wěn)定性好的優(yōu)勢。通過對兩種生色團以及兩

5、種雜化薄膜的性能對比，研究探討了雜環(huán)結構差異對生色團以及雜化薄膜的非線性性能的影響。研究結果表明，含有苯并噻唑的生色團EBTC的一階超極化率β比含有苯并惡唑的EBOC大，更容易被極化，因此基于苯并噻唑的生色團EBTC及其雜化材料的非線性性能優(yōu)于基于苯并惡唑的EBOC及其雜化材料。以硅氧烷染料ASD-FS與正硅酸乙酯(TEOS)和甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(TSPM)按一定比例混合，通過溶膠-凝膠(Sol-gel)法制備雜化非線性光學薄