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PPV衍生物及金属有机配位化合物的三阶光学非线性研究

孙真荣  
【摘要】: 在总结和回顾前人对三阶非线性光学材料研究的基础上,合成并研究了聚(1,4-苯亚乙烯)(PPV)及其衍生物以及金属有机化合物的三阶光学非线性,同时对PPV及其衍生物的光开关特性进行了初步研究。 本文的第一部分,首先对三阶非线性光学材料的要求,对三阶光学非线性的量子化学评估、三阶非线性的研究方法,三阶非线性材料及其应用状况进行了较详细的综述和评价。 本文的第二部分,利用水溶液聚合合成方法,合成了具有较大分子量的PPV及其衍生物薄膜材料[其中聚聚(2-溴-1,4-苯亚乙烯)(BrPPV)、(2-氯-1,4-苯亚乙烯)(ClPPV)、聚(2,5-二-溴-1,4-苯亚乙烯)(Br_2PPV)和聚(2,5-二-氯1,4-苯亚乙烯)(Cl_2PPV)为首次报道],研究了合成制备条件对PPV及其衍生物光学性能的影响,测量并表征了PPV及其衍生物薄膜材料的红外光谱、紫外可见吸收光谱及荧光光谱等,用简并四波混频技术首次测量了PPV及其衍生物薄膜的三阶光学非线性极化率系数及其时间响应,研究了苯环不同取代基对PPV及其衍生物薄膜的三阶光学非线性的影响,分析讨论了PPV及其衍生物三阶光学非线性的形成机制,利用泵浦-探测方法研究了PPV及其衍生物薄膜的光开关特性。实验研究表明:本合成路线提高了共轭高分子材料PPV及其衍生物的可加工性能,合成制备的PPV及其衍生物薄膜具有较大的三阶光学非线性极化率和较快的时间响应;高度离域共轭π电子电荷产生的畸变是引起其三阶光学非线性响应的主要原因,近共振增强作用进一步增强了光学非线性;三阶光学非线性除了与有效π共轭分子链的长度有关外,π共轭电子的电荷密度也影响非线性效应的强弱。 本文的第三部分内容是:利用Z-Scan技术测量了镧离子与1,10-二氮杂菲配合物甲醇溶液的三阶光学非线性极化率系数,分析研究了镧离子对1,10-二氮杂菲光学非线性的增强作用,单光子和双光子激发紫外荧光的研究证明了镧离子 的桥梁作用增强了1,10二氮杂菲分子之间的耦合;用真空蒸发镀膜技术制备了 铜酞膏薄膜,采用时间分辨Z-Scan技术测量了铜酞青薄膜的三阶光学非线性极 化率系数及其时间响应,分析研究表明:铜离子增强了酞著分子之间的耦合,从 而增强了三阶光学非线性,同时配位形成的电荷转移带也对光学非线性具有一定 的增强作用。 最后,对本文的主要工作和今后的发展方向进行了总结和展望。


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