非线性有机材料DAST的研究及应用

随着光通信、光信息处理技术等的快速发展,非线性光学材料越来越受到学术界与工业的关注。与无机非线性光学材料相比,有机非线性光学材料具有响应时间短、易于加工和高非线性系数等优点。其中,4-(4-二甲氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐(DAST)是人工设计的一种具有非中心对称性和较强极化率的有机非线性材料。大量理论和实验结果表明,DAST具有高二阶光学非线性系数、高电光系数、大双折射率差和低介电常数等特性,能够产生更快、更强的光学非线性响应,还具有优异的太赫兹波发射及吸收性能,是目前综合性能最优、应用最广、最具研究价值的非线性有机材料。近年光谱研究显示,DAST还表现出各向异性的太赫兹光谱特性。文章系统地总结了DAST晶体在太赫兹波发射、二次谐波产生、电光探测和电光调制等众多领域的国内外研究成果,还概括了我们团队近期在DAST基薄膜、太赫兹光谱、光电特性、超材料等新领域的研究进展。此外,还提出将准相位匹配法用于DAST晶体研究、利用电场或自组装膜诱导生长DAST晶体等新思路。对DAST成果的总结和梳理,将促进非线性DAST有机材料在电光调制器、频率转换器、THz探测器等重要领域的应用与理论研究,使其能够更加广泛地应用在光通信、光信息处理、军事技术等重要领域。     

新型非线性光学材料──有机分子晶体与共轭聚合物晶体

许多光学现象如低强光下的电光效应、光弹效应,高强光下的光混频以及一些光散射效应,都在非线性光学之列.其中二阶非线性光学过程在非线性光学器件、远距离通讯和光混频中有着广泛的应用,因而研究十分活跃.但是,迄今多数研究限于无机绝缘体和半导体,因为人们对无机电介质的介电、压电、铁电性质,以及半导体中的输运现象的研究比较深入,对这些材料的性能比较熟悉. 七十年代以来,有机分子晶体和共轭聚合物晶体的非线性光学性质引起人们极大的兴趣.因为有机材料的二阶非线性光学系数极高(在许多情况下,比最好的无机晶体如KDP和LiNbO3高一个…     

关于透明电介质晶体的非线性折射率

近年来,光学由线性现象扩展至非线性现象,高功率激光的发展,使很多非线性光学效应容易出现,激起人们对研究非线性光学和材料的非线性光学性质的广泛兴趣。目前关于非线性光学的理论日趋完善,但我们不能满足于一般地描述材料的诸非线性张量,应该深入地了解其机制以及诸非线性系数和材料的原子、分子结构以及其他物理化学性质的关联,这是为广泛地寻找许多新的光学材料的物理判据。 透明电介质晶体的宏观极化矢量P可以表示为 P=X(1)E+X(2) E2 + X(3)E3十…,(1)其中 X为各次极化张量,E 为电场强度。不存在对称中心的晶体皆具有二次(三阶)极…     

有机聚合物的非线性光学

有机聚合物是一类非常重要的非线性光学材料,这是因为它在光通信和高密度光存储等高技术领域中有良好的应用前景。有机聚合物的非线性光学性质是过去２０年来理论和实验的重要研究课题。文章在简要介绍非线性光学之后,着重论述了有机聚合物光学非线性的来源和这些材料中二阶、三阶非线性光学效应及非线性光吸收的特点。最后,简要介绍了作者在有机聚合物非线性光学研究中几个近期结果,如“全光极化、三阶光学非线性的激发态增强、     

基于第一性原理的新型非线性光学晶体探索

非线性光学晶体能对常见波段的激光进行频率转换,从而获得宽波段、可调谐的激光光源.此类光电功能材料在军事和民用领域具有重要的战略价值和应用价值.经过30多年的发展,应用于可见光及邻近波段的非线性光学晶体技术已经基本成熟,但深紫外和中远红外波段的非线性光学晶体技术的发展仍存在诸多不足,还需要在这些波段进行新型优质的非线性光学晶体探索.近年来,为了改变传统低效的"炒菜式"实验探索,加快新材料研发速度,基于密度泛函理论的第一性原理计算方法在新型非线性光学晶体探索中得到了广泛的应用.本文总结了近几年深紫外和中红外波段非线性光学晶体的新进展,通过介绍几种新型非线性光学晶体材料的研发过程,突出了第一性原理计算在新材料探索过程中起到的关键作用;探讨了非线性光学晶体研发的研究难点与趋势,以及第一性原理方法在未来新材料探索中的重点攻关方向.     

有机非线性晶体二苯甲酮光学性质的实验研究

首次从实验上研究了过冷熔体法生长的有机非线性晶体二苯甲酮的光学特性,采用最小偏向角法和干涉法测量了晶体的主折射率,确定了该晶体的负光性双轴结构并求出了光轴夹角,测量了晶体在近紫外到近红外波段的光谱透射率,结果表明,由过冷熔体法生长的有机非线性晶体二苯甲酮在近紫上到近红外波段具有均匀且较高的透射特性。     

非线性光学中的新型有机和聚合分子材料

近年来的研究成果表明在非线性光学中一些有机和聚合分子材料与相应的无机晶体、半导体如LiNbO₃、GaAs等相比较,具有许多优越性。本文介绍了一些有机和聚合分子材料的非线性光学效应,包括模拟,离散和双稳现象及其潜在的应用。然后描述了几种这类晶体与薄膜材料的制备技术,其中LB膜沉积是制备超薄有机聚合膜的有效方法。     

有机非线性晶体二苯甲酮光学性质的实验研究

首次从实验上研究了过冷熔体法生长的有机非线性晶体二苯甲酮的光学特性，采用最小偏向角法和干涉法测量了晶体的主折射率，确定了该晶体的负光性双轴结构并求出了光轴夹角，测量了晶体在近紫外到近红外波段的光谱透射率，结果表明，由过冷熔体法生长的有机非线性晶体二苯甲酮在近紫上到近红外波段具有均匀且较高的透射特性．     

Bi2S3纳米复合材料的非线性光学性质

利用单光束 Z扫描技术 ,在波长为 1 .0 64μm、脉宽为 38ps条件下测定了不同热处理条件下表面包覆纳米 Bi2 S3 掺杂有机改性硅酸盐材料的三阶光学非线性。结果发现室温下自然干燥的样品和在 N2 气氛下 1 50℃加热处理 2小时后的样品的三阶光学非线性极化系数分别为5.8× 1 0 -1 3 esu和 3.7× 1 0 -1 2 esu。后者的三阶光学非线性极化系数比前者几乎大一个数量级。显然 ,适当的热处理能增强样品的三阶光学非线性。对此现象进行了分析和讨论。     

甲基砜基二苯乙烯衍生物的非线性光学特性研究

用非线性光学活性基团理论计算了甲基砜基二苯乙烯衍生物的微观二阶非线性光学极化率，并且测定了其粉末倍频强度，结果表明此类分子具有较好的二次非线性光学特性，有可能在其中找有用的有机非线性光学材料。     

中远红外非线性光学晶体研究进展

3—5μm和8—12μm波段中远红外激光,在国防和民用领域均具有广泛的应用,作为全固态激光频率转换系统的核心部件,非线性光学晶体需要不断地优化和发展.本文从红外非线性光学晶体材料组成角度出发,总结了几种具有重大应用前景的磷族化合物(ZnGeP_2,CdSiP_2)、硫属化合物(CdSe, GaSe, LiInS_2系列,BaGa_4S_7系列)以及准位相匹配晶体(OP-GaAs, OP-GaP)等中远红外波段非线性光学晶体的研究进展.     

非线性光学 非线性光学材料

O437 2005021107 高效有机非线性光学材料特性的光谱分析=Study on the spectrum of molecular material with high efficiency nonlin- ear optical properties[刊,中]／王莉(北京理工大学信息工 程学院．北京(100081)),何飞…//激光与红外．-2004, 34(5)．-379-381 采用了纳秒Nd:YAG激光器为激发光源泵浦有机 分子材料粉末,OMA系统探测散射光谱的方法,研究材料 的非线性光学特性。采集了双氰基为电子受体基团,二甲 氨基为电子给体基团,分别以苯基多烯和吡嗪基团为共轭     

MNA晶体有效非线性系数的计算

有机晶体MNA不仅具有极好的光学非线性特性,而且有可能生长成天然的波导薄膜,是一种极有潜力的集成光学材料。本文通过对MNA晶体有效非线性系数d_eff的计算,得到其在Ⅰ类和Ⅱ类共线相匹配时的d_eff分别为18pm/V与34pm/V。     

深紫外无机非线性光学晶体硼铍酸锶及其分子工程学探索方法

阐述了紫外无机非线性光学晶体分子工程学探索方法的基本特点，具体分析深紫外无机非线性光学晶体硼铍酸锶（ＳＢＢＯ）以氟硼铍酸钾（ＫＢＢＦ）为主要参考晶体的分子设计方法，随后根据晶体结构研究、单晶培养、和非线性光学性能测定等实验结果讨论ＳＢＢＯ作为新型深紫外无机晶体的主要优点，即它既具有更短的紫外吸收边（接近１５５ｎｍ）和较大的非线性光学系数（ｄ２２（ＳＢＢＯ）＝０６×ｄ２２（ＢＢＯ）＝１３８ｐｍ／Ｖ），同时晶体无明显层状习性，并肯有良好的化学稳定性和机械性能     

有机物中的全光学非线性

所有材料中,有机固体具有最大全光学非线性.这一研究结果促进了各学科间为发展有机固体基本理论以及开拓其应用共同努力.在光电通信时代,全光学器件最有竞争力,有可能引起一次技术革命.器件是建立在非线性材料的基础上的,因此希望有一个简单的理论模型来讨论有机物和无机物材料的非线性相同或不相同之处.能够制备成晶体的聚二乙炔(PDA)可作为该模型的理想例子,它有几种不同的晶体,最典型的是PDA-pTS.pTS 代表侧基对-甲苯基-硫酸酯. 一、初步设想——双能级体系 极化率张量X(n)是材料非线性响应的具体体现形式;在简单情形下,与入射光密…     

新型有机晶体及超宽带太赫兹辐射源研究进展

非线性光学晶体是非线性光学频率变换技术中的核心器件。近些年,为进一步提高基于非线性光学频率变换技术产生太赫兹波的输出能量、转换效率,拓宽产生太赫兹波的带宽,多种新型有机晶体得以发展,并凭借其更加出色的非线性光学性质,成为产生太赫兹波的理想材料。本文按照晶体类型介绍了目前可产生THz波的多种有机晶体的性质,并总结了基于多种有机晶体的超宽带太赫兹辐射源的国内外研究进展,同时结合THz光谱检测技术的应用需求分析了基于有机晶体宽带THz辐射源的发展趋势以及所面临的关键科学问题。     

非线性光机械系统中的双稳性与纠缠

在含有克尔介质和光学参量放大器(OPA)的光机械系统中,腔中的光学双稳性与纠缠特性会受到这两种介质较大的影响。当调节非线性晶体与腔场的耦合常数时,OPA晶体的非线性增益对系统的双稳性影响与入射光强度对双稳性的影响是相似的,然而克尔介质的三阶非线性系数对系统双稳性却有着明显不同的影响。对系统纠缠特性的研究结果表明:OPA晶体的非线性增益系数对腔场与振动镜之间的纠缠有着增强的作用,而克尔介质的三阶非线性系数对纠缠却有着减弱的效果。     

铌酸锂薄膜上的非线性频率变换

铌酸锂晶体是一种综合性质优异的多功能光学材料。在过去几十年里,对铌酸锂晶体的研究一直是光学研究的热点之一。近年来发展起来的绝缘体上铌酸锂(LNOI),亦称为铌酸锂薄膜(LNTF),在光学领域被公认为是一项变革性技术。基于LNOI的集成光子器件让铌酸锂晶体又焕发了新生命,再次成为集成光子学的研究焦点。作为最优秀的非线性晶体之一,铌酸锂薄膜在频率转换方面是其他薄膜材料无法替代的。总结了基于铌酸锂薄膜的非线性频率转换最新研究进展,包括二阶非线性、三阶非线性、级联非线性和光学频率梳等,最后对LNOI平台上光子集成回路(PIC)的前景进行了展望。     

二维三角格光子晶体等效非线性折射率系数研究

考虑光子晶体中场局域效应,在等效介质理论的基础上利用场平均法得到二维三角格光子晶体的等效折射率.该折射率与平面波展开法得到的结果非常吻合.考虑慢光效应对非线性效应的增强,引入慢光增强因子得到该光子晶体的等效非线性折射率系数.该光子晶体的等效非线性折射率系数表现出强烈的色散效应,即随归一化频率的增加而逐渐减小,达到最小值后迅速递增,体现了场局域效应和慢光效应对光子晶体中非线性效应的共同作用.本文研究对利用人工微结构调控光学非线性效应具有一定参考价值.     

非线性光学材料倍频效应测试系统研究

开展了一种红外和可见波段非线性光学性能测试研究。该研究基于二阶非线性光学原理, 结合光电信号探测技术, 提出了一种采用红外OPO激光以及把倍频光及其他光效应产生的光通过谱仪分光并结合CCD阵列探测器加以区分探测的新检测方案。主要解决了测试使用1 064 nm光源时, 材料的倍频信号532 nm被样品吸收后而探测不到倍频信号的缺点, 以及准确测量了倍频信号强度, 排除了其他光学效应产生的噪声干扰。其特点是采用1 064和1 905 nm的双波长激光替代单一波长的激光源, 该方案能适用于可见和红外非线性材料光学性能的测试。研究工作包括测试系统组成, 工作原理和测试方法, 并给出了采用本方法测试KTP, KDP, AGS以及几种新的红外非线性材料的实验结果, 并且发现了几种有前途的非线性光学晶体材料。研究结果表明本方法具有稳定可靠、判别精度高、操作简单等优点, 可以有效地定性或半定量测试材料的可见-红外非线性光学性能, 为研究可见、红外乃至紫外二阶非线性光学材料提供重要的测试手段。