三种dmit金属有机配合物材料的三阶非线性光学性能的研究

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1、山东大学硕士学位论文三种DMIT金属有机配合物材料的三阶非线性光学性能的研究姓名：张熹申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：任诠20080430山东大学硕士学位论文符号说明符号意义符号意义三阶非线性折射率玎0线性折射率刀2(cgs)三阶非线性折射率79非线性吸收系数(～Ⅱ心)I光强C真空光速国(z)光束半径R(z)曲率半径≯相位口O线性吸收系数E电场强度￡长度L唾有效长度K波矢d距离P光功率r透过率Zo高斯光束衍射长度f脉宽S小孔线性透过率1，光波频率五波长7J，Io，分子二阶超极化率Z(3)三阶非线性极化率气能量N

2、离子数密度厶局域场矫正因子仃吸收截面壳普朗克常数07．折射截面f艇系际跃迁时间形r全光器件品质因子原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：i塾垂)El期：迦竖：生：生!．关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交

3、论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：避导师签名：监日山东大学硕士学位论文中文摘要随着光通信技术和密集波分复用技术的迅猛发展，存在于光电、电光转换器件中的切换时间慢、时钟便宜、严重串话等缺点成为承待解决的问题。全光开关是解决这些问题的关键的器件之一。全光开关的工作原理是利用了材料的三阶非线性光学特性，用一束控制光引起材料的折射率发生变化，信号

4、光在其中通过时就会带来相位的变化，从而实现光开关动作。三阶非线性光学材料还具有其他方面的应用，比如制作光限幅器件等。随着超快激光的出现，光束的光功率密度很容易达到几百GW／cm2，在这个强度下，人的眼睛很容易受到伤害，测试用的探测器也很容易被打坏。材料的双光子吸收等三阶非线性光学性能可以用来制作光限幅器件，能有效防护激光对人眼、传感器以及设备的损害。全光开关要求材料具有大的三阶非线性折射率，小的线性和非线性吸收系数和快的响应速度。三阶非线性折射率大，意味着控制光的光功率密度就不用很高，可以降低费用；线性和非线性吸收系数小

5、，就可以降低损耗还可以减小热效应的影响，提高系统可靠性。而用来制作光限幅器件的材料则要求双光子吸收或反饱和吸收效应要大。三阶非线性光学材料性能参数的准确表征是研究材料性能的重要手段，可以对材料的探索、改进和器件的设计提供参考和依据。本论文的主要工作如下：第一，合成了三种新的DMIT类材料BuCu、BuCo和EtCo。在探索具有高三阶的非线性光学性能的新材料过程中，我们通过分析材料结构与其非线性光学性能之间的关系，改变配合物的中心金属离子和阳离子，合成了三种DMIT类金属有机配合物新材料，它们的三阶非线性光学性质被首次报道

6、。DMIT类材料一般具有电子共轭体系，离域冗电子可以大大加强有机化合物的三阶非线性光学特性。目前对该类配合物三阶非线性光学特性的研究并不是很多，但从已有的研究结果可以看出，这是一类性能优良的非线性光学材料，在非线性光学领域具有潜在应用价值。第二，运用Z扫描技术对BuCu、BuCo和EtCo在1064rim，40ps条件下非线性折射和非线性吸收性质进行了表征和研究，分析了材料的非线性光学机理。Z扫描技术是一种装置简单的可以表征材料的三阶非线性光学特性的方法。我们山东大学硕士学位论文给出了这种方法比较详细的公式推导，以及计算

7、非线性折射率、非线性吸收系数、非线性极化率和分子二阶超极化率的方法。这三种材料在波长为1064nm，脉宽为40ps激光脉冲照射下，均表现出自散焦性质，即112非线性折射率为负值，并表现出一定的非线性吸收。第三，运用Z扫描技术对不同浓度、不同强度下EtCo和BuCu溶液的三阶非线性性质进行了研究。并且对比了BuCu、BuCo和EtCo的三阶非线性折射和非线性吸收性质，讨论了造成差异的主要原因，并评估了他们在光开关器件制备方面的应用潜力。如果材料的非线性吸收与溶液的浓度成正比，则说明实验中探测到的非线性光学效应来自于溶液中的

8、溶质，而非溶剂丙酮。当改变入射的激光强度时，如果材料的非线性吸收基本上与强度成线性的关系，这说明材料的非线性光学效应是来源于光克尔效应，实验中的热效应是可以忽略的。通过对比不同材料的非线性光学性质，有利于发现优化材料性质的方法。研究工作发现，通过改变金属有机配合物的中心金属离子和阳离子可以有效地优化材料的三阶非线性光