金屬有機(jī)Au(dmit)2和Ni(dmit)2配合物材料的三階非線性光學(xué)特性研究.pdf

1、光纖通信作為一門新興技術(shù),其在近年來發(fā)展速度之快、應(yīng)用面之廣是通信史上罕見的,也是世界新技術(shù)革命的重要標(biāo)志和未來信息社會中各種信息的主要傳送工具。在光波密集波分復(fù)用(DWDM)基礎(chǔ)上組建全光網(wǎng)絡(luò)(AON),被眾多研究者認(rèn)為是通信技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。全光開關(guān)是全光網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵的器件之一,它基于非線性原理實現(xiàn)以光控光,具有快的開關(guān)響應(yīng)速度和高的效率。
　　 非線性光學(xué)材料在超快全光開關(guān)、激光調(diào)Q開關(guān)、高密度光存儲器等光學(xué)器件中具有重要

2、的應(yīng)用價值,越來越成為研究的熱點(diǎn)。近年來,金屬有機(jī)配合物作為一種新型的非線性光學(xué)材料受到廣泛的關(guān)注。它的非線性極化率高、結(jié)構(gòu)靈活、且易于進(jìn)行分子裁剪。本論文以尋找適用于全光開關(guān)的三階非線性光學(xué)材料為主要目標(biāo),系統(tǒng)地研究了四種dmit類金屬有機(jī)配合物材料的線性和非線性光學(xué)特性。主要工作內(nèi)容如下:
　　 第一,選擇Au、Ni作為中心金屬離子,[(C2H5)4N]+、[(Ca3H7)4N]+作為外部陽離子,合成了四種dmit類金屬有機(jī)

3、配合物材料[(C2H5)4N][Ni(dmit)2]、[(C3H7)4N][Ni(dmit)2]、[(C2H5)4N][Au(dmit)2]和[(C3H7)4N][Au(dmit)2](簡寫為EtNi、PrNi、EtAu和PrAu)。其中,兩種Au(dmit)2系列配合物材料的三階非線性光學(xué)特性被我們首次報道。
　　 第二,使用分光光度計和棱鏡耦合儀研究了材料的線性光學(xué)性質(zhì),并通過激光Z掃描方法研究了材料的三階非線性光學(xué)特性。激

4、光Z掃描方法實驗裝置簡單、靈敏度和精確度高,并且可以區(qū)分三階非線性極化率X(3)的實部(非線性折射率n2)和虛部(非線性吸收系數(shù)β)。通過選擇不同波長和脈寬的激光器作為Z掃描裝置的激光光源,得到了材料在不同測試波長和脈寬下的三階非線性光學(xué)特性。
　　 第三,通過Z掃描方法,并分別采用1064 nln、20 ps,532 nm、14 ps和1053nm、18 ns等激光,系統(tǒng)地研究了四種材料的乙腈溶液的三階非線性光學(xué)特性,并著重對

5、影響材料三階非線性光學(xué)特性的多種因素進(jìn)行了研究,得到了一系列重要結(jié)果:一、研究了新型配合物的分子結(jié)構(gòu)對線性吸收光譜和三階非線性光學(xué)特性的影響,發(fā)現(xiàn)決定dmit類配合物材料的線性和非線性光學(xué)特性的主要因素是中心金屬離子,改變外部陽離子只能使光學(xué)特性的強(qiáng)弱發(fā)生變化;二、研究了新型配合物Au(dmit)2皮秒脈沖條件下在波長532 nm和1064 nm處的三階非線性光學(xué)特性,從線性吸收光譜的角度上對出現(xiàn)的性能差異進(jìn)行了分析;三、研究了新型配合

6、物Ni(dmit)2在1064 nm、20 ps和1053 nm、18 ns條件下的非線性吸收特性,結(jié)果證明材料的三階非線性性質(zhì)受激光脈寬的影響還是較為明顯的,對出現(xiàn)的性能差異進(jìn)行了討論;四、通過處理得到的Z掃描數(shù)據(jù),將得到的Au(dmit)2和Ni(dmit)2材料在1064nm、20ps條件下的三階非線性極化率、非線性折射率、非線性吸收系數(shù),并結(jié)合測試樣品的濃度計算得到了材料的分子二階超極化率,確定了其在皮秒脈沖、近紅外波段下最適用

7、的領(lǐng)域:適用于全光開關(guān)的Au(dmit),2系列配合物材料、適用于飽和吸收體的Ni(dmit),2系列配合物材料。
　　 第四,為了優(yōu)化Au(dmit)2系列材料的三階非線性光學(xué)特性,并提高其在全光開關(guān)領(lǐng)域的實用價值,將篩選出的綜合性能較為優(yōu)良的PrAu材料,利用旋涂法制備了PrAu/PMMA復(fù)合薄膜,并通過Z掃描方法研究了薄膜在1064 nm、20 ps條件下的三階非線性光學(xué)特性。通過對比分析PrAu溶液和PrAu/PMMA薄

8、膜的測試結(jié)果,可以發(fā)現(xiàn)PrAu材料在這兩種形態(tài)下的性質(zhì)十分穩(wěn)定。而薄膜的三階非線性折射率n2和三階非線性極化率X(3)比溶液高出三個數(shù)量級,表明薄膜的三階非線性光學(xué)特性較溶液有顯著改善。并且發(fā)現(xiàn)該材料在1064 nm處具有高的離共振三階非線性光學(xué)效應(yīng),滿足全光開關(guān)對材料品質(zhì)因子W=n2Io/αoλ和T=βλ/n2(且|W|＞＞1,|T|＜＜1)的要求。
　　 綜合各項數(shù)據(jù)表明,dmit類金屬有機(jī)配合物材料是一類性能優(yōu)良的三階非線