有機材料光學非線性光頻特性研究.pdf

1、有機材料的光學非線性已經(jīng)成為目前非線性光學研究領域的熱點之一,并且在很多方面得到了應用。有機材料的結構可塑性更是為材料的改造和選取提供了更為有利的條件。為了能夠提高有機材料的光學非線性性質,化學和物理方面的研究者都在尋找更好的結構來滿足應用的需求,如光限制、光開關等。目前對于有機材料非線性吸收及其光限制效應的研究大多集中于單一波長或有限的幾個波長,而在一定光頻范圍內的多波長測量的報道還比較少,尤其是對于激發(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用,在一個較寬的光頻范圍內對有機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)和幾類卟啉衍生物作為研究主體,在較寬的光頻范圍內從不同的角度分析了有機材料結構變化導致的非線性吸收的改變。論文的主要內容包括： 第一章主要介紹了非線性光學和有

3、機材料的研究背景和發(fā)展狀況,簡單的介紹了三階光學非線性的光頻特性研究,對論文中所研究的材料CS2、C60和卟啉類衍生物以及當前這些材料的非線性研究進展作了詳細的介紹。 第二章我們從基礎的光吸收入手,引入到有機材料非線性吸收的幾種類型及其應用,通過分析有機分子的躍遷理論來解釋了飽和吸收和反飽和吸收的躍遷機制。在本章的最后,我們介紹了幾種非線性吸收的測量方法第三章中我們重點介紹了非線性介質中的光束傳播和Z掃描方法。對光束傳播過程中不

4、同樣品厚度(薄介質和厚介質)的情況加以了介紹。在本章的后半部分,我們對Z掃描方法進行了全面的介紹,并給出了我們實驗中的實驗裝置、設備和結果分析的方法。 在第四章,我們在一定的波長段范圍內研究了作為有機材料非線性吸收研究的標準材料CS2,并且和C60材料的非線性吸收性能在各個波長下進行了比較。通過對比,我們分析了在不同波長利用CS2作為研究參考物時應注意的事項,并且發(fā)現(xiàn)了CS2在短波長420-460nm范圍內的非線性吸收強于C60

5、。 在第五章中,針對不同結構的自由基卟啉衍生物進行了非線性吸收特性的研究。我們發(fā)現(xiàn)了一定的結構--非線性吸收性能之間的關系,通過附加不同位置的有機鏈以及同一位置不同鏈長的比較,給出了這些不同結構帶來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構對卟啉光學非線性的影響,從結構的對稱性和不同配位體兩個方面對比研究了幾種卟啉衍生物的吸收特性。 第六章我們對三種金屬Zn、Cu、Ni作為核配位的金屬卟啉做了非線性吸收