三明治型金屬酞菁配合物的光學非線性特性研究.pdf

1、隨著對非線性光學研究的不斷深入，尋找非線性效應(yīng)強、響應(yīng)速度快的材料成為非線性光學領(lǐng)域中一項重要的研究內(nèi)容。在過去幾十年的研究中，我們已然看到功能性新材料在軍事、科技、醫(yī)療等各個領(lǐng)域的應(yīng)用。有機材料因其良好的光、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)體系間強烈的π-π電子結(jié)構(gòu)、對光和熱的高穩(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分子材料。因此，對酞菁及其衍生物的非線性光學特性進行表征并評估它們的實際

2、應(yīng)用價值，對于這一領(lǐng)域的工作開展至關(guān)重要。本論文的主要創(chuàng)新點包括兩部分，第一，表征了對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性質(zhì)。第二，表征了一系列非對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、在非線性光學領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。系統(tǒng)說明了三階非線性光學效應(yīng)的基本理論，并詳細介紹了利用Z-掃描的方法進行三階光學非線性測量的基本原理與實驗方法。搭建了一套Z-掃描自動測試系統(tǒng)，并以標樣CdS和石英為例，具體介紹如何通過Z-掃描技術(shù)表征材料的三階非線性光學特性。
　　2.開展了對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效應(yīng)研究，以及材料的非線性透過率與入射功率之間的關(guān)系研究。首先通過閉孔Z-掃描技術(shù)和

4、開孔Z-掃描技術(shù)分別測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性質(zhì)。我們通過實驗結(jié)果結(jié)合材料的光譜特性對氧化還原反應(yīng)改變配合物非線性光學特性的機理進行了深入分析。最后，我們對這三種配合物的光強-非線性透過率關(guān)系進行了實驗研究，發(fā)現(xiàn)它們在光限幅器、全光開關(guān)、飽和吸收器等方面

5、具有應(yīng)用價值。
　　3.開展了一系列非對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。首先通過飛秒Z-掃描技術(shù)表征了一系列非對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，詳細介紹了這四種配合物的開孔Z-掃描實驗結(jié)果，系統(tǒng)分析了材料的分子結(jié)構(gòu)對金屬酞菁配合物光學非線性特性的影響，發(fā)現(xiàn)具有高度離域π-電子系統(tǒng)