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溶胶凝胶阳离子染料薄膜的制备及非线性光学性能研究

王华珍  
【摘要】:有机光学非线性材料普遍存在机械性能差、退化和松弛现象,严重限制了它的应用。其缺点可通过将有机物掺杂到具有较强机械强度及较高化学稳定性的无机材料中加以克服,使有机活性组分的性能得到充分发挥甚至增强。 “溶胶-凝胶”制备技术(Sol-gel法)是制备有机/无机杂化材料的重要方法,它允许在室温或略高于室温的温和温度下将有机组份和无机组份在分子级别上以任意比例混杂,最终获得具有精细结构的纳米复合有机/无机杂化材料。 通过有机改性(Ormosil)等工艺方法,光学非线性有机生色团分子的功能化基团键合于无机母体,可以提高材料中非线性生色团含量,有利于非线性光学效应的提高。而且可以抑制生色团主体的结晶趋势,改善材料的光学透明性,提高材料非线性光学性能的热稳定性。 本文将具有高效非线性光学效应的有机染料,包括阳离子红GTL、隐花菁、甲基红、若丹明6G等掺杂在无机SiO_2网络中,研究了适用于集成光学器件和光互连领域的凝胶薄膜的制备工艺,探测了掺杂体系的光谱特性和非线性光学效应,通过比较,探讨复合有机/无机杂化模式对有机非线性材料光电性能的影响。本文共分五章: 第一章:详细论述了Sol-gel法制备有机/无机杂化材料的研究进展和目前存在的问题。分析了制备具有高非线性效应的有机染料凝胶的途径,提出了本论文实验在这个问题上的改进方法和创新之处。 第二章:从有机材料的非线性起源分析高非线性有机材料的结构,寻求具有普遍商品化的有机阳离子染料作为掺杂主体,并分析了其可行性。 第三章:分析了Sol-Gel法适合制备薄膜材料的优点,从改性(Ormosil)、层数、旋涂转速、热处理温度等因素探讨了制备优良凝胶薄膜的工艺条件。并对制备的凝胶薄膜进行基本性能的测试和分析。 第四章:应用Z—扫描技术测试了凝胶材料的光学非线性效应。通过比较,探讨有机/无机杂化模式对有机非线性材料光电性能的影响。 第五章:结论总结,并对光学非线性凝胶材料的应用前景作了展望。 本论文的创新之处在于:(1) 通过本论文的研究,选取普遍商品化的有机阳离子染料进行杂化,开发了其在光学非线性材料的应用前景。(2) 提出化学键合机制和介电限域效应是Sol-Gel法影响有机材料线性和非线性光学性能的重要因素的理论。


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