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π电子共轭键结构对材料非线性光学性能影响研究

光善仪 , 尹守春 , 徐洪耀 , 宋瑛林

功能材料

合成了具有不同π电子共轭键3个新的有机光学材料4-(吡啶-4-乙烯),4'-(N,N-二羟乙基氨基)二乙烯苯(a),N-((4-(N,N-二羟乙基氨基)-苯亚甲基)-4-(吡啶-4-乙烯)苯胺(b)和4-(吡啶-4-乙烯),4'-(N,N-二羟乙基氨基)偶氮苯(c),使用脉宽8ns波长532nm调Q倍频ns/ps Nd:YAG脉冲激光系统测试了它们的非线性光学性能,研究了分子结构与非线性光学性能之间的关系.结果显示这些化合物具有大的三阶非线性光学系数,这可能来源于它们长的D-π-A共轭电子结构;以N=N双键为共轭键的化合物的非线性光学性能优于以C=N或G=C双键为共轭键的化合物.

关键词: 非线性光学 , Z-扫描 , 生色团 , 共轭键

掺Ho3+的硼硅酸盐玻璃的非线性光学特性

孙丽 , 付剑 , 刘晓东 , 宋昭远 , 刘丹 , 刘东平

中国稀土学报

利用三阶光学非线性特性较小的改进型硼硅酸盐玻璃作为基质和对比玻璃, 用相对温度较低的固相熔融法制备了两种掺Ho3+玻璃. 在调Q 纳秒Nd:YAG强激光脉冲下, 使用闭孔Z-扫描技术研究了该硼硅酸盐基质玻璃及其掺Ho3+玻璃的三阶光学非线性特性. 发现基质玻璃具有正的三阶非线性折射系数和非线性吸收系数, 属于自聚焦反饱和吸收型的光学介质;而随着Ho3+的掺入, 该硼硅酸盐玻璃的三阶非线性折射和吸收系数较基质玻璃有明显的增大, 远高于一个量级. 用开孔Z-扫描实验与光限幅实验进一步验证了掺Ho3+玻璃具有较高的三阶非线性吸收系数. 所有的实验结果表明Ho3+的掺入提高了硼硅酸盐玻璃在532 nm处的激光防护性能.

关键词: 三阶光学非线性 , Z-扫描 , 掺Ho3+玻璃 , 光限幅 , 激光防护 , 稀土

新型含非线性生色团的聚炔共聚物的制备和光限幅

尹守春 , 李刚 , 徐洪耀 , 高亚臣 , 宋瑛林 , 唐本忠

功能材料

制备了一个新型可溶的含非线性生色团的聚炔共聚物,在8ns脉宽532nm下研究了不同浓度溶液的光限幅性能.采用Z-扫描技术测试了聚合物的激发态吸收,基于非线性理论对光限幅机理进行了讨论.结果表明聚合物的激发态吸收截面大于其基态吸收截面,其光限幅性能主要来源于分子的反饱和吸收(RSA).

关键词: 取代聚炔 , 光限幅 , 反饱和吸收 , 非线性光学 , Z-扫描

Na2O-B2O3-SiO2玻璃的制备及其三阶非线性的研究

向卫东 , 罗洪艳 , 赵秀丽 , 陈兆平 , 梁晓娟 , 赵海军

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.16.009

以正硅酸乙酯、硼酸和乙醇钠为先驱体,分别以无水乙醇、乙二醇甲醚和无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶结合气氛控制的方法制备了Na2O-B2O3-SiO2玻璃.通过热重-差热分析、红外光谱、X射线粉末衍射等手段对凝胶的热分解机制、玻璃的形成过程和物相结构进行了表征.结果表明,在600℃时制得了透亮密实的玻璃.采用紫外-可见吸收光谱和Z-扫描技术对获得的玻璃的光学特性进行了研究,结果表明该玻璃具有良好的光透过率,且其三阶非线性极化率为1.49×1019m2/V2.

关键词: Na2O-B2O3-SiO2 , 玻璃 , 溶胶-凝胶法 , 三阶光学非线性 , Z-扫描

GeS2-Sb2S3玻璃的三阶非线性研究

张花 , 聂秋华 , 戴世勋 , 徐铁峰 , 沈祥 , 章向华

硅酸盐通报

采用熔融-急冷法制备了(100-x)GeS2-xSb2S3(x=10%、15%和20%)系列硫系玻璃,测试了样品的折射率、从可见到近红外的透过特性.采用Z-扫描方法测试了样品的三阶非线性特性,分析了Sb2S3的含量对玻璃的线性折射率,透过率和三阶非线性性能的影响.结果表明样品的线性折射率、非线性折射率n2、非线性吸收系数β以及三阶非线性光学极化率χ(3)随着Sb2S3的含量增加而增大,Sb2S3物质的量含量为20%的样品在800 nm处的三阶非线性折射率n2和非线性吸收系数β分别为:n2=3.27×10-10 esu和β= 31.5 cm/Gw.

关键词: 硫系玻璃 , Z-扫描 , 三阶非线性光学效应 , 拓扑结构

样品位置和光腰半径变化对折射型光限幅器性能的影响

邓罗根 , 李英兰 , 苏文勇 , 周铁中

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2004.04.008

本文以衍射理论为基础,通过数值计算,研究了以自聚焦和自散焦为基础的非线性折射型光限幅器的光限幅特性,探讨了样品盒的安装位置和入射光束腰斑半径的变化对折射型光限幅器工作性能的影响.结果表明:折射型光限幅器的光限幅特性曲线随激光输入功率的增加是衰减振荡的.光束聚焦差时,样品盒宜靠近焦面安装;光束聚焦好时,样品盒可稍远离焦面安装.对于自聚焦(自散焦)型非线性光限幅器,当样品盒安装在焦点左面(右边)半个瑞利范围内某位置时,透过率最小,限幅器可获得最佳限幅效果.

关键词: 非线性光学 , 非线性折射 , 光限幅 , 自聚焦 , 自散焦 , Z-扫描

银复合的Ge-In-S-CsI硫系玻璃的非线性光学性能研究

许银生 , 成俊雯 , 戚嘉妮 , 鲁珊珊 , 鲁克伦 , 徐建伟 , 邵琦芬 , 戴世勋

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2014.13510

通过真空熔融淬冷法制备了银复合的70GeS2-20In2S3-10CsI 硫系玻璃样品,利用 Z-扫描技术研究了玻璃样品在800 nm 处三阶非线性光学性质,发现引入 Ag 可提高其折射率 n 和非线性折射率γ, n 从2.204增加至2.4087,γ从23.3×10-18 m2/W增加到30.5×10-18 m2/W,此外非线性响应时间从70 fs增加到79 fs。热处理对玻璃的非线性光学性能的影响研究显示,热处理后样品的γ增加至44.3×10-18 m2/W,是As2Se3玻璃的两倍多。发现析晶后带隙变小(吸收边红移)导致非线性吸收系数β减小,使得样品的品质因子提高至3.3。Ag复合的硫系玻璃及玻璃陶瓷非线性折射率大、品质因子高、非线性响应快,有望用于全关开关等各类非线性光学器件中。

关键词: 银复合 , 非线性折射率 , 硫系玻璃 , Z-扫描 , 非线性响应时间

亚甲基蒽苯乙烯吡啶盐的合成、结构及双光子吸收性质

张骞 , 刘昭第 , 刘会军 , 吴杰颖 , 周虹屏 , 杨家祥 , 田玉鹏

应用化学 doi:10.3969/j.issn.1000-0518.2010.01.011

以氯化4-甲基-N-9-亚甲基蒽吡啶盐为原料,合成了一种新型的苯乙烯吡啶盐,通过红外、核磁共振氢谱、碳谱、电喷雾质谱、单晶X射线衍射等测试技术对化合物的结构进行了表征. 单晶X射线衍射结果表明,该化合物属于单斜晶系,空间群为P2_1/c,晶胞参数a=1.255 7(1) nm, b=1.539(1) nm,c=2.220 2(8) nm, β=101.099(1)°,V=4.210 5(4) nm~3,Z=4,Dc=1.159 g/cm~3. 用1 064 nm皮秒脉冲激光研究其三阶非线性光学特性,双光子吸收系数β=0.028 cm/GW,吸收截面为σ=8.68×10~(-48) cm~4·s·photon~(-1),表明目标化合物具有良好的三阶非线性光学性质.

关键词: 苯乙烯吡啶盐 , 晶体结构 , 非线性光学性质 , Z-扫描

对称型长共轭芴类衍生物的溶致变色效应及光限幅性能研究

汪俊 , 孙新 , 黄建民 , 冯燕 , 汪新

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.01.013

通过Heck反应得到3个含有不同末端基团的对称型长共轭芴类衍生物(M1-M3),化合物结构通过NMR、IR和元素分析表征.测试了3个化合物THF溶液的紫外吸收光谱、荧光光谱和荧光量子产率,同时研究了它们在不同极性溶剂中的溶致变色效应.通过Z-扫描技术,得到3个化合物在不同入射激光能量下对应的非线性吸收系数β和双光子吸收截面σ.并对它们的皮秒光限幅性能进行了研究,结果发现M2和M3具有较好的光限幅性能.通过限幅机制分析,M2和M3的光限幅性能主要来源于双光子吸收机理.

关键词: 芴类衍生物 , 溶致变色 , Z-扫描 , 双光子吸收 , 光限幅

双羟乙氨基-硝基型偶氮分子的三阶光学非线性

钱鹰 , 肖国民 , 路志锋 , 林保平 , 王刚 , 崔一平 , 袁春伟

功能材料

设计并合成了5种综合性能较好的双羟乙氨基给体-硝基受体型偶氮化合物,它们分别具有DπA型和DπAπD型共轭结构.用Z-扫描方法研究它们的三阶非线性光学性质.实验结果表明双羟乙氨基给体和硝基受体组合与偶氮共轭链相连组成的分子具有较大的三阶非线性极化率.其中化合物5具有DπAπD型共轭结构,它包含两条从N,N-双羟乙氨基给体到硝基受体的共轭链,因此较大的分子内电荷转移使三阶极化率γ达到2.958×10-33esu,并且在化合物的共轭链中引入具有较低离域能的芳香杂环能增大三阶极化率.

关键词: Z-扫描 , 三阶光学非线性 , 偶氮分子

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