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  • 常见的非线性光学材料介绍

    作者:小萌新 来源:光行天下整理 时间:2022-04-27 11:06 阅读:2147 [投稿]
    非线性光学材料是指光学性质依赖于入射光强度的材料,非线性光学性质也被称为强光作用下的光学性质,主要因为这些性质只有在激光这样的强相干光作用下才表现出来。

    (2)侧链及主链型聚合物

    将生色团分子通过共价键或离子键键合到聚合物主链或侧链上。此类聚合物较掺杂型材料中发色团含量增多,增加了取向稳定性,具有较高的非线性。但是场诱导的非中心对称排列的高分子易发生松弛,使性能变差。

    (3)交联型聚合物

    将发色团分子交联在聚合物网络中,在交联反应发生之前或在交联过程中把发色团取向极化,生色团取向稳定性得到明显改善,从而获得较好的光学性能。

    (4)共轭型聚合物

    分子的离域程度越高,材料的非线性光学性能越好。共轭型聚合物可作为良好的二阶非线性光学材料。此类聚合物非线性光学材料主要有聚二乙炔(PDA)、聚乙炔(PA)、聚噻吩(PTh)、聚苯乙炔(PPV)、聚苯胺类(PAn)、、聚苯并噻唑(PBT)、聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亚胺及其衍生物。另外还有无机聚合物如聚膦腈、聚硅氧烷和聚烷基硅等均表现出较好的非线性光学性能,具有更好的热和化学稳定性。

    三、金属有机配合物非线性光学材料

    主要包括金属茂烯类配合物、金属羰基配合物、金属烯烃类有机配合物、金属多炔聚合物、金属卟啉有机配合物、金属酞菁有机配合物以及其它配合物型非线性光学材料等。1986年,C.C.Frazier等首先报道了金属有机化合物的二次谐波效应。此后,陆续发现了一些金属有机化合物非线性效应。分子构型对金属有机配合物的非线性光学性质以及颜色有着直接的影响。由于配体、金属的多样性,金属有机化合物亦具有如多样的结构,较单纯的有机分子构成的非线性光学材料有更多的优势。

    由于金属原子具有不同的d或f电子数、不同的氧化态和配位数,可形成不同的三维结构,导致独特的光电性能。如中心金属的氧化还原变化可能导致较大的分子超极化率;中心金属也可成为手性中心,拆分后可得到非中心对称的晶体;金属原子的引入可将磁、电性质与光学性质结合起来,产生磁光、电光效应。

    另外,金属有机配合物有较多的吸收谱带,存在着光子从金属到配体以及从配体到金属跃迁,有较大的基态偶极矩和极化率,基态和激发态间的能级差较小,有利于提高材料的光电响应速度。通过设计和合成具有一定结构特征的新型配体,将有利于配合物研究的进一步发展。秦金贵等总结出如下规律:如果希望探索在可见光区完全透明的二阶非线性光学材料,可以设计成四面体、四方锥或八面体分子;如果希望探索新的发色团或三阶非线性光学材料(此类材料不要求可见光区完全透明),则应该设计出平面四方形的金属有机化合物。

    四、无机/有机杂化材料

    无机//有机杂化非线性光学材料综合了无机材料和有机材料的优点,通过成盐等方法或溶胶/凝胶技术将有机功能分子或聚合物掺入无机网络中,在无机/有机分子之间形成化学键的一类新材料。

    ZhangXM等利用成盐法得到了大的新颖电荷转移盐单晶,[4-DMSP]4[NH2Me2]2[HSiFeMo11040]·3H20(4-[DMSP]+=4-对-(二甲氨基)苯乙烯吡啶甲基阳离子盐),其二阶非线性效应为KDP的1.2倍。通过溶胶/凝胶技术制备的主要优点在于能在低于有机生色团的分解温度下,将无机玻璃与有机生色团进行键合,制备有机/无机杂化材料。通过无机玻璃的刚性无定型二维结构和优良的高温稳定性来抑制生色团的取向松弛,提高材料的热稳定性。另外还具有良好的成膜性,是一类具有良好应用前景的材料。纳米掺杂微晶半导体玻璃是应用最为广泛的三阶非线性光学材料。

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