兩種新型DMIT材料的三階非線性光學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展和密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)的應(yīng)用，全光網(wǎng)絡(luò)成為寬帶通信網(wǎng)未來的發(fā)展目標(biāo)。光開關(guān)和光開關(guān)陣列是全光網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵的器件之一。它對(duì)于實(shí)現(xiàn)光域優(yōu)化、路由選擇、波長選擇，光交叉連接及網(wǎng)絡(luò)的自愈保護(hù)等功能是必不可少的。雖然在傳統(tǒng)的光開關(guān)技術(shù)之外，目前已涌現(xiàn)出許多新的技術(shù)，但開關(guān)速度仍然不高。因此需要研究具有極高信息傳輸速率的全光開關(guān)。 全光開關(guān)對(duì)材料的要求是其三階非線性折射率要大，線性吸收和非線性吸收系數(shù)要小。三

2、階非線性折射率大，則需要的控制光功率密度就不用很高。線性吸收和非線性吸收系數(shù)小，就可以降低信息傳輸損耗，還可以減小熱效應(yīng)的影響，提高系統(tǒng)可靠性。在大量的材料中篩選適合全光開關(guān)應(yīng)用的材料，需要對(duì)材料的線性和非線性光學(xué)性能進(jìn)行表征，而得到的參數(shù)又可以對(duì)材料的探索、改進(jìn)和全光開關(guān)器件的研制提供參考和依據(jù)。本文的主要工作如下： 1．合成了兩種新的dmit材料MeCu和HtCu。通過對(duì)國內(nèi)外全光開關(guān)材料的研究現(xiàn)狀的分析，我們發(fā)現(xiàn)dmit鹽

3、是一類很重要的金屬有機(jī)電荷轉(zhuǎn)移鹽，從這類材料的分子結(jié)構(gòu)式上可以看到它們具有優(yōu)良的π電子共軛體系，離域π電子很容易帶來大的三階非線性光學(xué)響應(yīng)，另外中心金屬離子也可進(jìn)一步增強(qiáng)三階非線性光學(xué)效應(yīng)。我們測(cè)量了它們的線性吸收光譜，發(fā)現(xiàn)它們?cè)谕ㄐ挪ǘ?1300nm-1550nm)線性吸收很小。 2．搭建了在1064nm處的皮秒激光Z掃描實(shí)驗(yàn)裝置，用LabVIEW軟件編程來自動(dòng)控制數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，并給出了比較詳細(xì)的數(shù)據(jù)處理方法和過程。Z掃描

4、技術(shù)是一種簡(jiǎn)單可靠的測(cè)量材料三階非線性折射率和非線性吸收的方法，我們給出了這種方法的比較詳細(xì)的公式推導(dǎo)，以及計(jì)算非線性折射率n<,2>，非線性極化率X<'(3)>和分子二階超極化率γ的方法。自動(dòng)控制程序的應(yīng)用，方便了實(shí)驗(yàn)的操作，提高了測(cè)試的準(zhǔn)確度。 3．運(yùn)用Z掃描技術(shù)對(duì)MeCu和HtCu的三階非線性折射和非線性吸收進(jìn)行了表征和研究，分析了材料的非線性光學(xué)機(jī)理，并評(píng)估了它們?cè)谌忾_關(guān)器件制備方面的應(yīng)用潛力。這兩種材料在波長為106

5、4nm的皮秒激光脈沖照射下，均表現(xiàn)出自散焦性質(zhì)，即非線性折射率n<,2>為負(fù)值，非線性吸收在我們的實(shí)驗(yàn)條件下幾乎觀測(cè)不到。材料的n<,2>和入射光強(qiáng)成正比，說明材料的三階非線性光學(xué)特性起源于光克爾效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)中熱效應(yīng)是可以忽略的；n<,2>與溶液的濃度成正比，說明實(shí)驗(yàn)中探測(cè)到的非線性光學(xué)效應(yīng)來自溶液中的溶質(zhì)，而非溶劑丙酮。利用實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，計(jì)算出評(píng)估材料在全光開關(guān)器件制備方面應(yīng)用潛力的兩個(gè)品質(zhì)因子W和T，可以看出，這兩種新材料由于其低的