有機(jī)材料的非線性光學(xué)性質(zhì)及雙光子吸收的理論研究.pdf

1、量子化學(xué)不僅能直接研究形成化學(xué)鍵的相互作用及分子中的電子結(jié)構(gòu),此外還能探討化合物中各類相互作用和實(shí)驗(yàn)所確定的分子結(jié)構(gòu)特性間的關(guān)系.隨著計(jì)算機(jī)條件和理論方法的發(fā)展,用較嚴(yán)格的理論研究揭示復(fù)雜有機(jī)大分子和聚合物體系的各種性質(zhì)已成為可能.有機(jī)材料的非線性起源不同與無機(jī)材料,無機(jī)材料的非線性起源于材料的電子結(jié)構(gòu),有機(jī)及聚合物材料的光學(xué)非線性則主要地與其分子的結(jié)構(gòu)性質(zhì)有關(guān).這主要是由于有機(jī)晶體和聚合物是分子單元通過范德瓦爾斯分子力鍵合組成.分子內(nèi)

2、共價鍵鏈的相互作用比分子間范德瓦爾斯分子力的相互作用強(qiáng)得多,因此每個分子的電子結(jié)構(gòu)與其它分子只存在極弱的耦合作用.每個分子基本上可看作一個獨(dú)立的非線性極化源,近鄰分子的耦合主要通過局域場作用來實(shí)現(xiàn).所以也把有機(jī)及聚合物材料稱作分子材料.有機(jī)非線性材料最突出的優(yōu)點(diǎn)是,它能夠在分子水平上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),以期取得最佳的光學(xué)非線性響應(yīng)和其它特定的光電性質(zhì).該文利用含時微擾理論和輻射場與分子的電偶極子作用及Born-Oppenheimer近似重新導(dǎo)

3、出超極化率的表達(dá)式,結(jié)合從頭算GAUSSIAN程序和半經(jīng)驗(yàn)量子化學(xué)計(jì)算方法ZINDO的輸出結(jié)果,用Fortran語言自編計(jì)算分子超極化率及雙光子吸收截面的程序.首先,對一些小分子進(jìn)行了理論計(jì)算并與其它方法進(jìn)行了比較,結(jié)果得到很好的符合.該方法克服了其它方法的弊端,如ADF程序中不能計(jì)算三次諧波產(chǎn)生和簡并四波混頻,有限場(Finite-Field)方法只能加一定大小的電場,這使得它難與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較,而且它是由二階非線性光學(xué)系數(shù)結(jié)果計(jì)算三