三明治型金屬酞菁配合物的光學(xué)非線性特性研究.pdf

1、隨著對(duì)非線性光學(xué)研究的不斷深入，尋找非線性效應(yīng)強(qiáng)、響應(yīng)速度快的材料成為非線性光學(xué)領(lǐng)域中一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容。在過(guò)去幾十年的研究中，我們已然看到功能性新材料在軍事、科技、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。有機(jī)材料因其良好的光、電、磁特性而備受研究者的關(guān)注，其中，酞菁由于具有固有的共軛大環(huán)體系間強(qiáng)烈的π-π電子結(jié)構(gòu)、對(duì)光和熱的高穩(wěn)定性及分子結(jié)構(gòu)的多樣性，使之成為一種極為重要的新型有機(jī)分子材料。因此，對(duì)酞菁及其衍生物的非線性光學(xué)特性進(jìn)行表征并評(píng)估它們的實(shí)際

2、應(yīng)用價(jià)值，對(duì)于這一領(lǐng)域的工作開(kāi)展至關(guān)重要。本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括兩部分，第一，表征了對(duì)稱的二層三明治型金屬酞菁配合物及其氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的非線性光學(xué)特性，結(jié)果表明，氧化還原反應(yīng)改變了金屬酞菁配合物的三階非線性光學(xué)性質(zhì)。第二，表征了一系列非對(duì)稱的二層三明治型金屬酞菁配合物的非線性吸收特性，發(fā)現(xiàn)具有高度離域π-電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的材料能有效提高材料的雙光子吸收截面。本論文的主要研究工作如下:
　　1.簡(jiǎn)要介紹了酞菁化合物的基本特性以及它們

3、在非線性光學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。系統(tǒng)說(shuō)明了三階非線性光學(xué)效應(yīng)的基本理論，并詳細(xì)介紹了利用Z-掃描的方法進(jìn)行三階光學(xué)非線性測(cè)量的基本原理與實(shí)驗(yàn)方法。搭建了一套Z-掃描自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，并以標(biāo)樣CdS和石英為例，具體介紹如何通過(guò)Z-掃描技術(shù)表征材料的三階非線性光學(xué)特性。
　　2.開(kāi)展了對(duì)稱的二層三明治型金屬酞菁配合物在800 nm飛秒激光激發(fā)下的三階非線性光學(xué)效應(yīng)研究，以及材料的非線性透過(guò)率與入射功率之間的關(guān)系研究。首先通過(guò)閉孔Z-掃描技術(shù)和

4、開(kāi)孔Z-掃描技術(shù)分別測(cè)量了金屬酞菁配合物Pr(OOPc)2及其氧化態(tài)、還原態(tài)配合物[Pr(OOPc)2]+、[Pr(OOPc)2]-的三階非線性折射系數(shù)和三階非線性吸收系數(shù)，結(jié)果表明氧化還原反應(yīng)改變了金屬酞菁配合物的三階非線性光學(xué)性質(zhì)。我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)合材料的光譜特性對(duì)氧化還原反應(yīng)改變配合物非線性光學(xué)特性的機(jī)理進(jìn)行了深入分析。最后，我們對(duì)這三種配合物的光強(qiáng)-非線性透過(guò)率關(guān)系進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)它們?cè)诠庀薹?、全光開(kāi)關(guān)、飽和吸收器等方面

5、具有應(yīng)用價(jià)值。
　　3.開(kāi)展了一系列非對(duì)稱的二層三明治型稀土金屬酞菁配合物的非線性吸收效應(yīng)和光限幅效應(yīng)研究。首先通過(guò)飛秒Z-掃描技術(shù)表征了一系列非對(duì)稱的二層三明治型金屬酞菁配合物Yb(Pc)(OOPc)、Y(Pc)(OOPc)、Er(Pc)(OOPc)和Ho(Pc)(OOPc)三階非線性吸收特性，詳細(xì)介紹了這四種配合物的開(kāi)孔Z-掃描實(shí)驗(yàn)結(jié)果，系統(tǒng)分析了材料的分子結(jié)構(gòu)對(duì)金屬酞菁配合物光學(xué)非線性特性的影響，發(fā)現(xiàn)具有高度離域π-電子系統(tǒng)