有机非线性光学材料
新材料中的光学非线性效应研究
新材料中的光学非线性效应研究随着科技的不断发展，新材料的研究也逐渐成为了研究热点之一。
其中，光学材料的研究更是备受关注。
在这些新材料中，光学非线性效应的研究尤为重要。
本文将探讨新材料中的光学非线性效应研究。
第一部分：光学非线性效应介绍光学非线性效应是指当光在物质中传播时，物质对光的响应不仅与光的强度有关，还与光的频率有关。
非线性光学是应用非线性光学效应研究、制造光学器件的技术学科，也是实现光信息处理的关键技术之一。
光学非线性效应包括： Kerr 非线性效应、自相位调制效应、自聚焦效应、光学时钟调制效应等。
第二部分：新材料中的光学非线性效应研究新材料中的光学非线性效应研究是应用于光学通信、激光工程、光电设备、光信息处理、生物医学、光信息存储、太阳能电池等领域的关键技术之一。
1.1 二维材料二维材料是指晶体结构仅有两个相邻原子层的材料。
二维材料具有独特的电子学、光学特性，尤其是二维材料的非线性响应较强，具有令人兴趣的非线性光学应用。
二维材料中常用的是石墨烯，一些新材料，比如二硫化钼、二硒化钼等，也是应用比较广泛的材料。
1.2 非晶材料非晶材料是指没有长族结构的固体材料。
非晶材料的折射率和吸收系数都相对较高，具有很强的非线性光学性能。
由于非晶材料中存在硅、氧等元素，因此它们的生产成本相对较低。
非晶材料在光学通信和光学信息存储方面应用广泛。
1.3 有机非线性光学材料有机非线性光学材料具有较大的分子极化率，广泛用于非线性光学效应研究。
有机非线性光学材料的制备工艺相对较为简单，且有机材料可通过化学合成进行定制，因此具有制备一些特殊功能材料的优势。
有机非线性光学材料主要应用于在低功率下进行光信息处理和光保护的领域。
第三部分：光学非线性效应的应用新材料中的光学非线性效应应用广泛，具有重要的经济和社会意义。
以下是其应用领域的一些举例：1. 在光学通信领域，光学非线性效应可以扩大光传输的频谱带宽，增加通信信息容量。
有机三阶非线性光学材料的研究进展
ｔ ｉｄｏ ｄ ｒｎ ｎｉｅ ｒｏ ｔ ａ ｏｙ ｅ ｓｉ ｕ ｈｒ － ｒｅ ｏ ｌ ａ ｐ ｉ ｌ ｌ ｎ ｃ ｐ ｍ ｒ ｓ ｍｍａ ｉｅ ．Ｔｈ ｔｏ ｆｔｅｃ ａ ａ ｔｒ ａｉｎｏ ｈｒ － ｒ ｅ ｏ ｉｅ ｒｏ ｔ ｓ ｒ ｄ ｚ ｅｍｅｈ ｄｏ ｈ ｈ ｒ ｃｅｉ ｔ ｎ ｔ ｉｄｏ ｄ ｒｎ ｎ ｎ ｐ ｉ ｚ ｏ ｌ ａ －
理功能和超快响应的光 电材料成 为未来信 息材 料发展 的主体 。
激光倍频发现 ４ 年来 ， ０ 非线性 光学 （ Ｏ） 了很 大发展 ， ＮＬ 有 已成 为光 电子学 的前沿领 域之一 。非线 性光学 材料 在图像处 理 、 全
介质粒 子极 化产生电偶 极子所需 的时 间比较短 。 共轭 聚合物
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ
ｔ ｉ － ｒ ｅ ｏ ｌ ｅ ｒｏ ｔ ａ，ｃ ａａ ｔｒ ａｉｎ，ｐ ｌ ｌ ｅ ，ａ ｖ ｃ ｈｒ ｏ ｄ ｒｎ ｎｉ ａ ｐ ｉ ｌ ｈ ｒｃｅ ｉ ｔ ｄ ｎ ｃ ｚ ｏ ｏ ｅ ｐ ｙ ｒ ｄａ ｅ ｄ ｏ ｍ ｎ
随着 以光子学为 中心 的信 息时代 的到来 ， 具有特 殊信息处
具有 良好 的电学性 质 、 光学性质 以及机械性能和加工性 ， 有希望
用 于制造 如化学传感 器 、 光泵塑性激光 、 光发散 二极管和光电芯 片等器件［ 。 共 轭聚合物 用作非 线性 光学材料 始于 １ ７ ３ ３ ９ ６年 Ｓｕｅｅ 等Ｅ 发现的含有对 甲苯磺酸取 代基 的聚二 乙炔（ Ｄ ａ ｔｒｔ ４ ］ Ｐ Ａ－
要 的是 ｘ ’ ｘ ， 和 。项 它们分别与二 阶及 三阶 ＮＬ Ｏ效应相联 系。 分子水平 的微观 电极 化强度 Ｐ可表示 为 ：
Ｐ ） ＴＳ 晶体具有很大的三 阶非线 性光 学性 能。一般认 为 三阶非
有机非线性光学材料的制备及性质研究
有机非线性光学材料的制备及性质研究一、引言光学材料是材料科学中的一个重要分支，是指光学性质对实物的影响。
有机非线性光学材料是其中的一种，主要是指由有机分子构成的具有非线性光学性质的材料。
由于有机非线性光学材料具有很高的非线性系数、较快的响应速度和宽带宽，所以在信息处理、通信技术、激光技术等领域具有广阔的应用前景。
本文将从制备方法、性质研究等方面对有机非线性光学材料进行研究。
二、制备方法1、分子设计法分子设计是制备有机非线性光学材料的一种有效方法。
该方法基于分子物理的原理，通过分子结构的合理设计来调节材料的非线性光学性质。
通常采用有机分子的结构联结不同的基团，比如非简并双键、芳香族环等，形成克尔效应、DC效应等非线性效应。
2、高压技术法高压技术法是一种通过在高压下合成材料的方法，能够获得具有规则晶体结构和低缺陷含量的有机非线性光学材料。
该方法可以通过控制反应温度、反应时间等条件来制备具有高的非线性光学性能的有机非线性光学材料。
3、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种将溶胶(化学前体)制备成凝胶(网络结构物)的方法。
利用这种方法，可以制备出具有良好光学性能的无机或有机非线性材料。
该方法具有简单、易于操作、制备时间短等优点。
三、性质研究1、非线性光学性质有机非线性光学材料的重要性质之一就是具有非线性光学性质。
非线性光学性质是指当材料受到激光束照射时，材料的光学性质随着电场强度的变化而不同程度变化的性质。
由于有机非线性光学材料具有较高的非线性系数，因此可以在低功率下产生较强的光学效应。
2、光谱性质光谱性质是指材料在受到光子激发时的光学特性。
有机非线性光学材料具有丰富多样的光谱性质，可以在可见光和红外光范围内吸收和发射光子。
随着材料的不同结构和合成方法的改变，光谱性质也会有所变化。
3、热学性质热学性质是指材料在受到热处理时的性质。
对于有机非线性光学材料来说，热学性质与其结晶状态、热膨胀和热稳定性等方面有关系。
热性质的研究可以为材料的开发和应用提供理论基础。
有机非线性光学材料及其进展概述——论酞菁类化合物的三阶非线性光学及特性
非 线 性介 质 的 原 子 或 分 子 的 相互 作 用 体 现 的 ， 而 因
非 线性 光学 现 象是 获 得这 些 原子 或 分子 的微 观性 质
１６ ９ １年 ， ｒ ｎ ｅ 首 次 发 现 了若 干材 料 的 激 Ｆ ａ ｋ ｎ¨ Ｌ 光 激 光 技 术 的发 展 密切 相关 ， 这种 现 象 的发 现 ， 故 不仅 标 志着 非线 性
光 学 的诞 生 ， 而且 强 有 力 地 推 动 了非 线性 光 学 材 料 科 学 的发 展 ． 技 工 作 者 之 所 以对非 线性 光 学 感 兴 科
摘 要 ： 文 简 要 介 绍 非 线 性 光 学 材 料 及 其 特 性 ． 重 阐 述 了有 机 非 线 性 光 学 材 料 ， 其 对 金 属 酞 菁 及 其 衍 生 物 的 三 该 着 尤 阶 非 线 性 的结 构 因 测 量 和 如 何 提 高其 三 阶 非 线 性 光 学 特 性 等 问题 均 进 行 了分 析 、 估 等． 评
—
ｔ ｅ Ｔｈ ｒ Ｏｒ ｒ Ｎ ｏ ｌｎｅ ｒ ｔｅ ｔ ａ ０ ｙ ｎ ｎ ｍ ｐｏ ｎｄｓ ｈ ｉ ｄ－ ｄｅ ｎ ｉ ａ ｉｉ ｓ ｏｆ Ｐｈ ｈ ｌ ｃ ａ ｉ ｅ Ｃｏ ｕ
Ｊ ＡＯ ｎ — ｕ ＺＨＡＮＧ ｉｎ ｃ ｅ ｇ， Ｓ ＥＮ ｕ Ｉ Ｆｅ ｇ ｈ ａ， Ｊａ — ｈ ｎ Ｈ Ｙ ｅ
的 问 题 ； 于非 线 性 光 学 效 应 是 通 过 强激 光 与组 成 由
趣， 主要 有 以下 原 因 ： 可利 用非 线 性 光学 效应 做成 某 种 器件 ， 如 变频 器 ， 而 有 可能 提供 从 远红 外 到亚 例 从
毫 米波 、 真 空 紫外 到 Ｘ 射 线 的各 种 波 段 的 相干 光 从 源； 由于 某些 非 线 性 光 学 效 应 ， 如 双光 子 吸 收 、 例 受
非线性晶体
一水甲酸锂晶体, 苹果酸钾晶体,磺酸水杨酸二钠晶体 L精氨酸磷酸盐晶体, 氘化LAP晶体； (2) 酰胺类晶体—尿素晶体； (3) 苯基衍生物晶体； (4) 吡啶衍生物晶体； (5) 酮衍生物晶体； (6) 有机金属络(配)合物晶体； (7) 聚合物晶体。
1、 激光频率转换(变频)晶体 非线性光学频率转换晶咋主要用于激光倍频、和频、差
频、多次倍频、参量振荡和放大等方面，以拓宽激光辐射 波长的范围，开辟新的激光光源等。
(1)红外波段的频率转换晶体 现有的性能优良的频率转换晶体，大多适用于可见光、 近红外和紫外波段的范围．红外波段，尤其是波段在5μm 以上的频率转换晶体，至今能得到实际应用的较少。
下能实现相位匹配，化学稳定性好，它是迄今为止的激光损
伤阂值最高的非线性光学晶体材料，已实现了光参量振荡输 出，对1. 06μm的Nd：YAG激光的倍频转换效率高达60%。
2、 电光晶体 电光晶体主要用于激光的调制、偏转和Q开关等技术
应用方面。主要的有：磷酸二氘钾[K(DxH1-x)2PO4]、铌酸 锂(LiNbO3)，钽酸锂(LiTaO3)，氯化亚铜(CuCl)和钽铌酸 钾(KtaxNb1-xO3)等晶体。
光折变晶体的非线性光学系数非常高，已做成增益因子 高达4000的光学放大器。
有应用价值的光折变晶体主要有：钛酸钡(BaTiO3)、铌 酸钾(KNbO3)、铌酸锂(LiNbO3)、以及上述掺Fe离子的三种
(晶B体SO、)晶铌体酸、锶铌钡酸(S锶r1-钡xB钾axN钠b[2KON6)a系(S列r1-、xB硅ax)酸0.9铋Nb(2BOi162，SiKON20S)BN]
三元化合物晶体 AgGaS2 晶体， AgGaSe2晶体, Ag2AsS3 晶体, CdGeAs2 晶体, TlAsSe2晶体， HgCdTe2晶体
具有聚酰胺结构特征的有机非线性光学材料的分子设计
Ｍ ｏ ｅ ｕ ａ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｇ ｎ ｃ ｎｏ ｉ ａ ｐｔｃ ｌｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｌ ｃ ｌ ｒ ｄ ｓ ｇ ｏ ｒ ａ ｉ ｎｌ ｎｅ ｒ ｏ ｉ ａ ｔ ｒ ａ ｓ
ｗｉｈ ｐｏ ｙａ ｉ ｅ ｌｋｅ ｓ ｒ ｔ ａ ｏ ｉ ｔ ｌ ｍ ｄ －ｉ ｔ ｕｃ ｕｒ ｌｍ ｔｆ
三 部分 ： １ 用 Ａ 半 经 验 模 型 和 本 征 矢 跟 踪 （） Ｍ１ （ Ｆ ［ 方 法优 化 分子 构 型 。 （ ） ＺＮ Ｏ Ｓ 单 Ｅ ）６ ２ ２ 用 ＩＤ ／
电子 光谱 ， 现 它们 的非 线 性 光 学 系 数 随 链 长 增 发
大 ， 电子 吸收波段 并不 发生 红移 。 而
ｔ ｅ ｏ ｖ ｈ ｏ ｆ ｃ ｅｗｅ ｎ ＮＬ ｅ ｐ ｎ ｅ ａ ｄ ｔａ ｓ ａ ｅ ｃ ． ｏ ｒ ｓ ｌ ｅ ｔ ｅ ｃ ｎ ｉｔｂ ｔ ｅ Ｏ ｒｓ ｏ ｓ ｎ ｒ ｎ ｐ ｎ ｅ ｌ ｒ
Ｋｅ ｏ ｄ ： ｕｎ ｍ ｃ ｅ ｉｒ ｃ ｃｌｔ ｎ ； ｏｌ ｅｒ ｐｉ ｕｃｐｉｉｔ；ｒｎｐｒｎｅ Ｐ ｌ ｍｉ ｙｗ ｒｓ Ｑ ａｔ ｈ ｍｓ ｙ ａ ｕａ ｏｓＮ ｎｉ ａ ｔ ａ ｓｓｅ ｔ ｌｙ Ｔａｓａｅｃ ；ｏ ａ ｄ ｕ ｔ ｌ ｉ ｎ ｏ ｃ ｌ ｂｉ ｙ ｅ
第 ２ 第 ７期 ２卷
２１ ０ ０年 ７月
化 学 研 究 与 应 用
Ｃ ｅ ｃ ｌＲｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ Ａｐ ｌ ａ ｉｎ ｈ ｍｉａ ｓ ａ ｃ ｎ ｐ ｉ ｔ ｃ ｏ
Ｖｏ ． ２， ． １ ２ Ｎｏ ７
Ｊ ｌ ，０１ ｕｙ ２ ０
文章 编 号 ：０ ４ １５ （ ０ ０ ０ －９ ３ ３ １ ０ —６ ６ ２ １ ） ７０ ２ － ０
收稿 日期 ：０ ００ －８； ２ １ －１２ 修回 日期 ：０ ０ ３１ ２ １ － —６ ０
金属有机配合物非线性光学材料研究进展
金属有机配合物非线性光学材料研究进展胡女丹【摘要】非线性光学材料因其在光限幅、荧光显微成像、三维先信息存储、光学微加工等领域具有重要的应用价值和广阔前景而成为人们研究的热点.【期刊名称】《六盘水师范学院学报》【年(卷),期】2010(022)006【总页数】6页(P25-30)【关键词】非线性光学;金属有机配合物【作者】胡女丹【作者单位】六盘水师范学院环境与化学工程系,贵州六盘水553001【正文语种】中文【中图分类】O437非线性光学是随着激光技术的出现而发展形成的一门新兴的学科分支，是近代科学前沿最为活跃的学科领域之一。
近年来，随着皮秒和飞秒等超快、高功率激光器的发展，有关非线性光学材料的合成、材料非线性光学性能的表征及利用非线性光学材料来制作全光开关、光限幅等非线性光学器件的研究越来越热。
非线性光学研究进入了前所未有的高速发展阶段，成为物理、化学、材料、光学工程等多门学科交叉的前沿学科。
非线性光学效应是指材料与强光作用后，由于出现非线性极化而产生的各种物理现象。
一般的，材料的极化强度P是光场电振幅E的函数，可展开成E的幂级数，对宏观介质即:式中第一项的χ(1)是一阶极化率或线性极化率，它描述线性光学特性，χ（2）和χ（3）分别为二阶和三阶极化率，在分子水平，微观极化可表示为：式中:β为一阶分子超极化率(二阶效应)，γ为二阶分子超极化率(三阶效应)，β、χ（2）和γ、χ（3）分别决定二阶和三阶非线性光学响应的强弱。
上式右边第二项引起的三波混频(倍频、和频和差频)、光学参量放大和参量振荡和光整流等及第三项引起的四波混频、光的受激散射、光学双稳态、光克尔效应、三次谐波产生和双光子吸收等分别为二阶非线性光学效应和三阶非线性效应。
由于三阶非线性光学材料对结构对称、材料类型等无特别要求，材料的研究面更加宽广。
自从20世纪 60年代非线性光学诞生起，非线性光学材料的研究取得了很大的进展，有不少已经进入实用化阶段。
有机材料的二阶光学非线性特性研究
ｔｏ ｕ ｅ ｒ ｄ ｃ ｄ，ｓ ｃ ｓ ｈ ｐ ｒｒ ｙ ｅｇ ｃ ｔｅ ｉ ｇ， ｏ ｖ ｔ ｃ ｒ ｍ ｉ ， ｕ ｈ ａ ｙ ｅ － ａ ｌ ｉｈ ｓ ａ ｔ ｒｎ ｓ ｌ ａ ｏ ｈ ｏ ｃ ＥＦＩ ＨＧ ， ｌ ｏ ｔ ａ ｏ ｉ ｇ Ｓ ａ ｌ ｐ ｉ ｌ ｌ ．Ｔｈ ｅａ ｉ ｎ ｈ ｐ ｏ ｈ ｌｃ — ｃ ｐ ｎ ｅｒ ｌｔｏ ｓ ｉ ｆ ｅｍｏ ｅ ｔ
成为更 有发 展 潜力 的非 线 性 光 学 材 料 。该 学 科 领 域 旨在 开 发非线 性极 化率 大 、 响应 速度 快 且具 备 足够 可 塑 性 的材 料 和 器件 。
料 的这 一性 质使 它 们 的宏 观 光 学 非 线性 与组 成 它 们 的单 个 分 子 的微 观非 线性 之 间可 以建 立 一 个 确 定 的 等 价 关 系 。 因 此， 与无 机材 料相 比 ， 机 非线 性 材 料 最 突 出特 点 是 能 在 分 有 子 水平 上进 行结 构设 计 ， 取 得最 佳 的光 学 非 线性 响应 和 以期
有机材料的二阶光 学非线性特性研究／ 李 慧等
・５ ９・
有机 材 料 的二 阶光 学孙彦 星 ， 高学喜 ， 刘云龙
（ 聊城 大学物理科学与信息 工程学院 ， 聊城 ２ ２ ５ ） ５０ ９ 摘 要 介绍 了确定 有机 分子二阶非 线性极 化率 的方 法， 超瑞 利散 射技 术 、 如 溶致 变色法 、 电场 诱 导二 次谐波
ｅｅ ｔｏ ｒ ｎ ｆ ｒ ａ ｉ ｎ ｌ ｒ ｅ ｒ ｇ ｏ ． Ｔｈ ｂ ｌ ｉｓ ｏ ｏ ｏ ｎ ｃ ｅ ｔ ｒ ｓ ｒ ｎ ｅ ，ｔ ｅ ｃ ａ ｇ ｔａ ｓ ｅ ｅ ｏ ａ ｃ ｌｃ ｒ ｎ ｔａ ｓ ｅ ｓ ｅ ｓｌ ｉ ａ ｇ ｅ ｉ ｎ ｙ ｅ ａ ｉ ｔ ｆ ｄ ｎ ｒ ａ ｄ ａ ｃ ｐ ｏ ｔｏ ｇ ｒ ｈ ｈ ｒ ｍ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒ ｓ ｎ ｎ ｅ ｉｅ ｓａ ｅ ｏ ｓ ｈ ｃ ｐ ｆ ｏ ｅ ｅ ｔｏ ｃｅｅ ｔｏ ｓｅ ｐ ｎ ｓ ｔ ｎ ａ ｃ ｈ ｔ ｔ ｓｆ ｒ ，ｔ ｅ ｓ ｏ ｅ ｏ ｖ ｍ ｎ ｆ７ ｌｃ ｒ ｎ ｘ ａ ｄ ｏ ｅ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅ ＳＨＧ． ｍ ｍ
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有机非线性光学材料杨韶辉摘要:该文简要介绍非线性光学材料及其特性，阐述了有机非线性光学材料的分类及其应用，着重对各类有机低分子非线性光学材料进行分类讨论。
关键词:有机非线性光学材料，有机低分子非线性光学材料一、非线性光学材料概述[1] 1961年,Franken首次发现了若干材料的激光倍频现象。
因非线性光学的发展与激光技术的发展密切相关,故这种现象的发现,不仅标志着非线性光学的诞生,而且强有力地推动了非线性光学材料科学的发展。
科技工作者之所以对非线性光学感兴趣,主要有以下原因:可利用非线性光学效应做成某种器件,例如变频器,从而有可能提供从远红外到亚毫米波、从真空紫外到X射线的各种波段的相干光源;由于某些非线性光学效应,例如双光子吸收、受激喇曼散射等,会引起入射到介质中的光束的衰减,从而限制了通过介质的光通量,又如自聚焦现象会引起入射光束的畸变,强度太强时,甚至会导致介质的不可逆损伤,这就从实际向人们提出了急需解决的问题;由于非线性光学效应是通过强激光与组成非线性介质的原子或分子的相互作用体现的,因而非线性光学现象是获得这些原子或分子的微观性质信息的一种手段。
正因非线性光学的诸多特性,使人们对具此类特性的材料研究日益深化,并正不断地被应用到光通信技术等各个方面。
尤其多年来对有机材料的非线性光学特性研究,为其应用提供了理论依据,如酞菁类化合物,它的非线性系数高、响应快、光损伤阈值高和化学稳定等特性,[2,3]因而有着无法估量的非线性光学应用前景。
在线性光学范围内,描述电磁辐射在介质中传播规律的麦克斯韦方程组是一组线性的微分方程,它们只包括场强矢量的一次项。
当单一频率的辐射入射到非吸收介质时,除喇曼散射外,其频率是不会发生变化的。
如果不同频率的光同时入射到介质时,它们彼此之间不产生耦合,不可能产生新的频率,若以数学形式表示时,具有线性的关系。
但在激光出现后,介质在强激光作用下产生的电极化强度P与入射辐射强度E的关系,不是简单的线性关系。
从而引起非线性光学效应。
它反映了介质与强激光束相互作用的基本规律。
非线性光学是由于构成物质[4]的原子核及其周围电子在电磁波场的作用下产生非谐振性运动的结果。
一般而言,要寻找具有好的非线性光学性质的材料,其关键性能指标是:(1)非线性系数高;(2)响应时间短;(3)光损[4]伤阈值高。
产生非线性光学效应的首要条件取决于材料。
一般来说,无论从材料的组成,还是结构,就种类而言,大致分两类:无机非线性光学材料和有机非线性光学材料。
非线性光学材料人们已经找到很多，按其非线性效应来分可以分为二阶非线性光学材料和三阶非线性光学材料二阶非线性光学材料主要有:(1)无机倍频材料如三硼酸锂(LBO)、铌酸锂(LiNbO)、碘酸短(LiIO，KDP)、33磷酸氧钛钾(KTiOPO，KTP)、β-偏硼酸钡(β-BaBO，BBO)、α石英等 424 ( 2)半导体材料有硒化镉( CdSe)、硒化镓(GaSe)、硫镓银、硒镓银、碲(Te)、硒(Se)等(3)有机倍频材料有尿素、L-磷酸精胺酸(LAP)、醌类、偏硝基苯胺、2-甲苯-4-硝基苯胺、羟四甲基四氢吡咯基硝基吡啶、氨基硝基二苯硫醚、硝苯基羟基四氢吡咯以及它们的衍生物(4)金属有机化合物，如二氯硫脲合镉、二茂铁类化合物、苯基或吡啶基过渡金属羰基化合物(5)高聚物，如二元取代聚乙炔等具有大π共轭体系的聚合物高聚物的非线性光学材料的合成及研究已成为一个热点三阶非线性光学材料的研究目前主要集中在分子中具有容易移动的π电子体系的有机染料和高聚物上:(1)有机染料，有共轭染料、醌类染料、酞青类等(2)高聚物，如聚双乙炔、聚对苯基苯并双噻唑、聚苯胺、反式聚乙炔。
[5]无机非线性光学材料虽有大的非线性系数,但响应时间长,制备工艺较困难,可选择种类单一等,目前进展不令人十分满意。
而具有非线性光学性质的有机材料种类繁多,响应时间短,而且许多有机晶体的非线性光学系数比无机晶体的大1-2个数量级,有广阔的应用前景。
近[6]来,具有非线性光学性质的有机聚合物和共轭有机分子材料引起科技工作者的广泛关注。
它的迅速发展是有其特点决定的:有机合成提供了有机分子结构的多变性;可把有机物质的光学非线性活性与其分子结构联系起来,从而有望进行分子设计与合理的“剪裁”;分子材料的宏观非线性光学响应可用个别分子的电极化率来予以说明,使材料工程设计有可能进行;有机[7]分子组成的材料的形态多样性为技术应用提供了大量的机会。
具有上述特性的有机材料,按其链的长短大致又可分两大类:即有机聚合物非线性光学材料和非聚合物的非线性光学材,[67]料。
其种类庞大,限于篇幅,不一一累述,均可参照相关文献。
一般具有共轭链的聚合物可以随着其主链和侧链的变化而改变,如聚乙炔、聚二炔等有大的非共振三阶非线性极化率和超快的非线性光学响应时间,可用于全光信息处理、高速开关、实时立体摄影和光学存储器件等方面;聚噻吩由于在非简并基态线性共轭聚合物中极子3和双极子的光激励而导致振荡强子有大的移动而使其三阶非线性系数χ值非常大,从而使它在光电器件和通信装置中有良好的应用前景。
特别要指出的是,有些有机物单体转变为聚合物时,由于分子的共轭π电子参与了极化作用,而使其非线性极化系数增大。
由于有机晶体的非线性光学系数比无机化合物大,促使人们不断探索和寻求物化性能更好有机非线性光学材料。
应值得一提的是C及其衍生物,C 是富勒烯(Fullerenes)家族中的一员,具高度对称的6060球体,由于有大量的共轭双键导致它有很大的非线性极化率,是一种很有前途的新型非线性光[12][13]学材料。
C衍生物的三阶超级极化率随取代物而变化。
它可广泛应用于全光型光信息60处理器件、光学双稳定器件、光互连器件和光学储存器件。
二、各类有机低分子非线性光学材料1(尿素衍生物尿素是研究最早的有机NLOM(它在200,1400nm内无吸收，但因其晶体生长慢、吸湿SHG低，实际上常用作SHG测试的参比(近年来仍有人研究它在频率转换和光学参量振荡方面的性质及应用。
尿素衍生物涌现出一些倍频材料(如化合物(1)，其 SlHG为尿素的[14]37倍，X,ray衍射证明其分子呈非中心对称排列。
(1)2(硝基苯胺衍生物该系列的NLOM很多(表1列出一些。
间位二取代苯比邻、对位二取代苯更易形成非中心对称的分子排列。
苯环上改变基团，改变了电负性及共轭形式，对SHG影响很大。
苯环上引入羟基、醚胺基，氨基上引入烷基、烷氧基、烷基羧基、烷基氰基，由氢键和共轭极化效应影响分子的极性和结晶方式，有可能提高化合物的SHG。
3(偶氮化合物对这类材料以前研究颇多，它可以多层涂层应用于光学器件中。
偶氮化合物共轭体系长，电子流动性好，应该有利于产生非线性光学效应，但因这类化合物多为染料，对可见光有较宽的吸收，使倍频后的光再被吸收，光转化率下降，故现在很少研究。
4(以乙炔基连接的化合物这类材料不多。
有的分子含羟基或羧基，有亲油、亲水两性，以LB膜应用;有的分子通过多个乙炔基共轭相连把吸、供电基接起来，形成大共轭。
表1 硝基苯胺衍生物的SHG测试注:粉末法，1604nm，urea=15(以乙烯基连接的化合物比较化合物(22)、(23)，乙烯、乙炔基与相同芳基连接，β值前者比后者高出50,，223这是因为乙烯基的碳原子为SP杂化，与苯环碳的SP杂化电子云重叠面大，而乙炔碳为SP[15]杂化，与苯的杂化电子云有效重叠少。
这类有非线性光学效应的化合物较多。
如[17][16]化合物(24)、(25)，以乙烯基连接的极性分子成盐产生SHG效应的例子也较[18]多，如化合物(26)、(27)成盐，SHG为mNA的3倍。
(24)(25)(26) (27)6(腙系及希夫碱系化合物亚胺基与适当的共轭体系相连，即腙系或希夫碱系化合物，其中有不少为NLOM。
日[17]本的 Tetsuya T(等人对结构为(28)、(29)、(30)、(31)的化合物作了研究，其中D为[21]供电基，A为吸电基。
用CNDO,S,CI法作了二水平的近似计算，分别求出相同D、A时四种结构的β、μ值，得出结论:相同取代基，(30)型的β值大而μ值小，分子间相对最不易形成中心对称排列，是较理想的 NLOM分子结构。
如化合物(32)的β为PNA的7倍，μ远小于PNA。
他们大量合成(30)型化合物，筛出SHG较高的一些品种，见表2。
分子设计中引入可形成氢键的基团，有利于提高SHG效应，但这并不常有效，因化合物的性质和结晶过程受许多因素制约，分子在晶体点阵中的取向也很重要。
大量结果表明，以甲氧基、羟基作供电基，在其邻位引入可形成氢键的基团(如酞氨基、羟基等。
化合物SHG较高。
其中MNBA之SHG,230×urea(并有较高的损伤阈值。
7芳酮系化合物羰基桥接两个芳环或再经乙烯基连接芳环，拓宽了电子流动区域，一些较高SHG效应的品种列于表3。
表2 (30)型结构化合物的SHG测试注:粉末法，1604nm，urea=1表3 芳酮系化合物的SHG测试注:粉末法，1604nm，urea=18吡啶衍生物杂环化合物的NLOM中吡啶衍生物的数量占首位，见表4。
POM透明性好，化学性能稳定，很有应用价值。
MBANP分子中有手性碳，分子极性大，SHG高，但其晶体在甲[22]醇中生长速度难于控制。
相比，COANP以环辛基取代MBANP的苯基，且无手性碳，SHG[23]下降PNP、NPA、NPPA都较高。
另发现共轭取代基位于吡啶氮原子对位时，SHG高。
表4 吡啶系化合物的SHG测试注:粉末法，1604nm，urea=1[24][25][26]有机NLOM的结构还有很多(杂环的还有吡咯、嘧啶、吲哚、苯并咪唑、苯[27][28][29][30]并噻唑、苯并恶唑及一些醌构体的衍生物;芳环的还有苯酚、联苯芳硫醚、冠醚[31][32]及蒽醌衍生物;当糊精与极性分子形成“主”、“客”体包结络合物时，也显示出倍频效应。
三、其它有机非线性光学材料[33]目前已出现了一些结合无机、有机物的新研究方向，如金属有机及芳基桥接聚倍半硅[28]氧烷等。
高分子中用于NLOM的多是聚乙炔、聚二乙炔、聚苯并二噻唑、聚亚苯基亚乙烯、聚甲基苯基硅烷等，也有将NLO活性的化合物接到高分子单体上去的。
由于共轭长、线性好、响应快，高分子被认为是最有希望的NLOM。
另外，液晶当中也有不少化合物具备非线性光学性质。
二、非线性光学材料的应用非线性光学材料是未来光电于技术的重要素材，这几年发展很快，这门新学科需要融汇光学、化学、物理学、材料学、结晶、计算机等多学科知识，目前成熟的理论还没有完全建立，NLOM研究还处于化合物筛选阶段(分子结构与宏观倍频效应的关系以及许多结晶方面的问题有待干解决。