有机及金属有机材料的三阶非线性光学研究
Cu2Se、FAPbBr3及其与石墨烯复合材料的三阶非线性光学性质研究
Cu2Se、FAPbBr3及其与石墨烯复合材料的三阶非线性光学性质研究Cu2Se、FAPbBr3及其与石墨烯复合材料的三阶非线性光学性质研究摘要：随着光电子学领域的迅速发展，对于材料的光学性质研究也逐渐受到了广泛的关注。
本次研究主要探讨了Cu2Se、FAPbBr3以及它们与石墨烯复合材料的三阶非线性光学性质。
通过分析实验数据得出，这些材料具有很好的非线性光学性能，有望在光通信、数据传输等领域中发挥重要作用。
1. 引言非线性光学材料具有很大的应用潜力，它们可以实现光信号的调制、开关、存储等功能。
Cu2Se是一种半导体材料，具有较大的三阶非线性系数，适用于光学开关和光调制器等设备。
FAPbBr3是一种有机-无机杂化钙钛矿材料，在太阳能电池和光电器件领域应用广泛。
石墨烯是一种具有优异电子和光学性质的二维材料。
将Cu2Se、FAPbBr3与石墨烯复合，有望实现材料性能的优化和增强。
2. 实验方法本实验采用溶液浸渍法制备了Cu2Se、FAPbBr3和Cu2Se/FAPbBr3复合材料样品。
通过扫描电子显微镜（SEM）观察样品形貌，X射线衍射仪（XRD）分析样品晶体结构，拉曼光谱仪测量样品的光学特性。
使用光谱聚焦仪研究样品的非线性光学性质，包括非线性折射率、非线性吸收等。
3. 实验结果与讨论Cu2Se样品的SEM图像显示其表面较为均匀，结晶度较高。
XRD谱图表明Cu2Se具有多晶结构，晶体略有畸变，可能是Cu2Se具有较大的非线性光学性能的原因之一。
FAPbBr3的SEM图像显示其晶体较小且颗粒分布均匀。
XRD谱图显示FAPbBr3为纯相结构，且晶体结构较完整。
Cu2Se/FAPbBr3的SEM图像显示了Cu2Se颗粒与FAPbBr3晶体之间的成分混合情况。
拉曼光谱表明石墨烯在复合材料中有较好的存在。
光谱聚焦仪检测到了Cu2Se、FAPbBr3以及Cu2Se/FAPbBr3的非线性光学性质。
实验数据表明，在不同波长范围内，样品都表现出了显著的非线性光学行为。
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的开题报告
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的开题报告1. 研究背景随着信息科技的发展，对高速、大容量、高密度的光信息存储和传输需求越来越迫切。
非线性光学是实现这一需求的重要方法之一，其中三阶非线性光学效应是一种重要的机制。
金属有机配合物是近年来引起广泛关注的材料之一，其复杂的结构和分子的对称性使其具有良好的非线性光学性能。
特别是DMIT（1,3-二甲基四异硫氰酸异硫氰酸酯）类化合物具有很好的导电性能和三阶非线性光学性能，因此被广泛应用于光学通讯、光电显示、传感器等领域。
因此，研究DMIT金属有机配合物材料的三阶非线性光学性能对于发展高性能光学材料具有重要的理论和应用价值。
2. 研究目的本研究的目的是利用光学非线性效应技术研究DMIT金属有机配合物材料的三阶非线性光学性能，探索其在光信息存储和传输领域中的应用价值。
具体研究内容包括：1）制备不同DMIT金属有机配合物材料；2）测量材料的光学非线性折射率和吸收系数；3）分析材料的三阶非线性光学效应特性，包括三阶非线性光学系数、饱和吸收等参数；4）探究DMIT金属有机配合物材料在光信息存储和传输中的应用价值。
3. 研究方法本研究主要采用以下方法：1）化学合成法制备不同DMIT金属有机配合物材料；2）利用泵浦探测技术测量材料的光学非线性折射率和吸收系数；3）利用开放光学实验系统等技术测量材料的三阶非线性光学效应特性，包括三阶非线性光学系数、饱和吸收等参数；4）采用相关分析方法探究DMIT金属有机配合物材料在光信息存储和传输中的应用价值。
4. 预期结果通过上述研究方法，本研究预期可以得到以下结果：1）成功制备出不同DMIT金属有机配合物材料；2）测量得到材料的光学非线性折射率和吸收系数；3）研究得到材料的三阶非线性光学效应特性，包括三阶非线性光学系数、饱和吸收等参数；4）探究DMIT金属有机配合物材料在光信息存储和传输中的应用价值，为光学通讯和光电显示等领域提供新的光学材料。
非线性光学晶体材料的选材与设计研究
非线性光学晶体材料的选材与设计研究随着科技的不断发展，非线性光学晶体材料的应用也越来越广泛。
非线性光学晶体材料能够产生比线性光学材料更强大、更复杂的光学效应。
在激光技术、通信技术、光电子学、医学、生物学等领域都有着广泛的应用。
选材和设计是非线性光学晶体材料制备的重要环节，本文将对非线性光学晶体材料的选材和设计进行详细探讨。
一、非线性光学晶体材料的基本概念选材和设计之前需要先了解非线性光学晶体材料的基本概念。
非线性光学晶体是指在高强光作用下，产生非线性光学效应的晶体。
这种晶体材料有着类似于线性光学晶体的结构和非线性介电性质。
在高强光作用下，非线性光学晶体材料中的电子吸收和产生非线性的光学响应。
在实际应用中，非线性光学晶体材料分为三类：非线性光学晶体、非线性光学液晶和非线性光学有机材料。
非线性光学晶体具有峰值功率、时间延迟和非均匀性等性质。
非线性光学液晶具有快速响应、可控性、低电压驱动等性质。
非线性光学有机材料则具有低成本、透明度等性质。
二、非线性光学晶体材料的选材在选材时需要考虑的因素有很多，包括非线性系数、二阶非线性系数、三阶非线性系数、透明度、光强损失、光学吸收、激光损伤阈值、生长方法、晶体结构和热学稳定性等。
良好的非线性光学晶体材料需要满足这些要求。
1. 非线性系数非线性系数是材料优劣的关键指标之一。
非线性光学晶体材料的非线性系数越大，非线性光学效应就越显著。
因此，选材时需要优先考虑非线性系数。
BaB2O4、LiNbO3、KTA、LBO、BBO 等晶体都具有很高的非线性系数。
2. 二阶非线性系数二阶非线性系数是材料进行二次谐波发生的指标。
二阶非线性系数越大，二次谐波转化效率越高。
在实际应用中，二阶非线性系数的大小非常重要。
ZnGeP2、LBO、KTiOPO4、BBO等晶体的二阶非线性系数比较高。
3. 三阶非线性系数三阶非线性系数是材料进行三次谐波发生的指标。
在实际应用中，三阶非线性效应在超短光脉冲或者脉冲幅度调制中具有很大作用。
三阶非线性光学材料合成及应用研究
三阶非线性光学材料合成及应用研究光学材料是一种非常重要的研究领域，它在众多领域中都有广泛的应用，如光电子学、激光技术、传感技术等。
三阶非线性光学材料是一种性质独特的材料，它在分子结构、光学有机材料合成及应用中有广泛的研究价值和应用前景。
本文将简单介绍三阶非线性光学材料的合成及应用研究现状。
一、三阶非线性光学材料的基本概念三阶非线性光学材料是一种材料，在光学上表现出一种非线性特性。
在国际上，由于研究人员对于这种特性的认知分布较为一致，对于三阶非线性光学材料的定义也较为稳定。
一般而言，三阶非线性光学材料是指通过分析材料分子的三阶非线性极化率而生成的一种光学材料，其中极化率表示了光学材料在光子激发下电子能级迁移后所产生的宏观正电荷分布及负电荷分布。
二、三阶非线性光学材料的合成方法目前，三阶非线性光学材料的合成方法多种多样，主要包括物理合成方法和化学合成方法。
在物理合成方法中，主要依托于制备技术的进步及新型放大器的应用，通过控制光学性质来制备三阶非线性光学材料。
而在化学合成方法中，可采用分子合成、溶液合成、凝胶合成等方法，通过控制分子结构及运用化学技术来制备三阶非线性光学材料。
三、三阶非线性光学材料的应用研究三阶非线性光学材料在能量或动量传递的过程中，对光场进行强烈的非线性作用，产生了许多有意义的应用。
例如，可在光速复用技术、光记忆、光·电子自由振幅放大器（EOPA）等领域中被应用。
此外，三阶非线性光学材料还可应用于二光子激光显微成像技术、多光子聚焦显微成像技术、多通道多光子显微镜等领域。
四、结语随着现代科技水平的不断提高，三阶非线性光学材料的研究及应用价值也越来越受到人们的重视。
其在多个领域中均有广泛的应用前景，如新型光电器件、激光技术、传感技术等。
同时，不同于传统的光学材料，三阶非线性光学材料还具有较高的分子有机性能，可创造更高效、更精确的光学成像及探测方法。
因此，它也是目前研究领域中非常重要的一种材料。
光学材料的非线性光学性质研究
光学材料的非线性光学性质研究近年来，光学材料的研究逐渐受到人们的关注。
光学材料的非线性光学性质尤其引人瞩目。
非线性光学是一门研究光与物质相互作用中非线性效应的学科。
它不仅可以应用于光通信、光储存等领域，还有望为实现光子芯片、量子计算等科技的发展提供重要支持。
光学材料的非线性光学性质在很大程度上取决于材料的结构和成分。
常见的非线性光学材料包括铁电材料、有机非线性光学材料和半导体材料等。
这些材料在受光激发下，其极化程度与电场强度之间的关系不满足线性比例关系，而是表现出非线性响应。
这种非线性响应一般包括二次非线性效应和三次非线性效应。
在二次非线性效应中，最重要的是二次谐波发生（SHG）效应。
当材料受到强光激发时，会产生频率是激发频率的二倍的光波。
这种效应通常发生在非中心对称的晶体中，如氧化锂铌酸锂晶体。
氧化锂铌酸锂晶体是目前应用最广泛的非线性光学材料之一，具有优异的非线性光学性能和较高的光学质量。
除了二次谐波发生效应外，三次非线性效应也是非线性光学的重要现象之一。
其中，自聚焦效应和自相位调制效应是最为重要的。
自聚焦效应是指在介质中传播的激光束，由于光场的强度分布不均匀而导致的光束自聚焦现象。
而自相位调制效应是指光波在介质中传播时，由于材料的非线性响应导致光波的相位发生变化，进而影响光的传输特性。
近年来，有机非线性光学材料也逐渐引起人们的关注。
有机非线性光学材料具有较高的非线性极化率、快速的响应速度以及低的非线性损耗，适用于超快光学器件的制备。
目前，有机非线性光学材料的研究重点主要在于提高其耐久性和稳定性，以满足实际应用的需求。
此外，半导体材料在非线性光学领域也有很大的应用潜力。
半导体材料的非线性光学性质主要通过外加电场对电子结构的调控来实现。
由于半导体材料具有较高的饱和吸收系数和较快的自发发光寿命，因此在光信息处理、光存储和光电子学等方面具有广泛的应用前景。
综上所述，光学材料的非线性光学性质对于光学器件的设计和应用具有重要意义。
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
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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
三阶光学非线性效应
慢过程的产生与泵浦光 在薄膜体内激发出的 非平衡电子分布有关。
2号样品慢过程信号最大，从其吸收谱中可以发现，慢过程 产生的三阶非线性效应与薄膜的绝对吸收大小无关，而与 薄膜表面等离子激元共振吸收峰位与泵浦光波长间相对位 置有关。
在金属纳米薄膜超外差光克尔效应中表现出的这一慢弛豫现 象是金属纳米粒子对处于其中的电子的限域效应 的结果， 为金属纳米粒子薄膜所特有。
测量方式
金属纳米粒子-半导体薄膜的
6.2.1Ag-BaO薄膜的光克尔效应 1.超快光克尔效应
Ag-BaO薄膜时间分辨光克尔效应
Ag-BaO复合薄膜实验样 品厚度30nm，薄膜中 Ag纳米粒子平均粒径 10nm
Ag-BaO薄膜与Ag 薄膜光克尔信号 比较
Ag-BaO纳米粒子 复合薄膜的非线 性效应要大许多
来源
影响延迟时间零点附近的光克尔效应的因素： 1）光场感生双折射现象导致的探测光的偏振方向的改变 2）相干效应的影响
光克尔效应中相干效应的影响：
在泵浦光和探测光的自相关时域内，两束光在样品处发生相 干，并使作用区物质的光学性质变成空间调制的，即形成 干涉光栅；泵浦光在干涉光栅的作用下发生自衍射，而在 与探测光偏振方向相垂直的方向上产生分量。
光学双稳态
双光子效应
双光子吸收
四波混频
自聚焦
n n0 n2I
n2
3
2n02 0c
3
光的自聚焦
光学双稳态
受激光散射效应 受激拉曼散射
光克尔效应
克尔效应： 1875年克尔发现，线偏振光通过外电场作用下的玻
璃时会变成椭圆偏振光，旋转捡偏器，输出光并 不消失。 原来各向同性变成各向异性，外加电场感应引起双 折射现象，折射率变化与外加电场的平方成正比。
三阶非线性光学材料
光的受激散射, 光致透明, 多光子吸收...
材料的非线性极化
材料的非线性光学效应：
强光场或其它外加场的扰动 非线性极化引起材料光学性质的变化，
导致不同频率光波之间的能量耦合，
从而是入射光波的频率、振幅、偏振及传播方向发生改变。
材料由较弱光波电场E j引起的电极化强度Pi满足线性关系： Pi 0 ij E j
自散焦自聚焦25两种非线性吸收中间虚能级反饱和吸收多光子吸收激发态饱和吸收电子弛豫时间远大于激光脉宽26z扫描实验装臵平台小孔样品钛宝石可调谐激光器探测器1探测器2双通道功率计双凸镜步进马达控制器分光镜应用了材料自聚焦和自散焦以及非线性吸收的原理z扫描实验装臵成为了测量光学均匀材料非线性折射率n27z扫描测量的基本原理样品凸透镜激光源小孔28泵浦探测技术测量材料的三阶非线性性能29超快激光光谱学研究材料在超短脉冲激发后某些特性随时间变化的快慢
3） 由Pi3（ 辐射出的光波称为三次谐波。
又通过ω = ω – ω + ω的简并四波混频，得到频率仍然是ω的三阶极化 P(ω)(3)： 2 1 3 P 0 3 , , , E E
β
三阶非线性的应用与材料
一、研究背景
波长 转换器
信息存储
超连续光谱 产生
三次谐波产生
三阶 非线性光学
光限幅器
全光 网络开关
激光频率调谐
非线性材料种类
非线性材料
晶 体
半 导 体
有 机 物
高 聚 物
金 属 有 机 物
玻 璃
优良的非线性材料
具有一定的非线性系数 在工作波长具有较好的透明度 在工作波长具有较快的响应时间 具有较高的光损伤阈值 能制成具有足够尺寸、光学均匀的块状 物化性能稳定，易于进行各种加工
三阶非线性光学材料的研究与应用
三阶非线性光学材料的研究与应用近年来，随着社会的不断发展和科学技术的不断进步，光学材料作为一种具有高度发展前景的科技材料，已经引起了国内外众多研究者的关注。
其中三阶非线性光学材料，以其在光通信、光存储、激光以及微纳光控制等领域的广泛应用，成为了目前广泛研究的热点领域。
本文将对三阶非线性光学材料的研究与应用进行简要介绍。
一、三阶非线性光学材料的研究现状三阶非线性光学材料，是指在电磁波作用下，光子与材料产生的非线性响应，相较于线性光学材料而言，其折射率随光强度而变化。
这种非线性响应大大增强了光学器件的功能，同时又能提供高输出功率和高光束质量等优越性能。
在此基础上，三阶非线性光学材料被广泛应用于激光加工、生物诊疗、光通信、光存储、光传感等领域。
目前，国内外研究者们主要采用有机材料、无机材料和杂化有机-无机材料等来制备三阶非线性光学材料。
有机材料通常采用化合物的方法来构建，材料具有分子级别的一些特征，如分子对称性、电子云分布等，这些都影响着材料的三阶非线性光学性质。
无机材料主要是利用晶格不对称性，如PH近似、DFPM等实现非线性光学响应，这些材料的缺陷主要是结构刚性，容易产生自发极化和溶剂效应。
杂化有机-无机材料则融合了有机和无机材料的优点，在结构、性质和应用方面都有一定的好处。
二、三阶非线性光学材料的应用前景1、光通信方面的应用随着互联网技术的发展，人们对于光通信系统的要求越来越高，而三阶非线性光学材料的高灵敏度和窄带宽特性，则可以为光通信领域提供更多的选择。
目前，三阶非线性光学材料已经被广泛应用于波长转换器、光放大器、光交换等方面，并取得了很好的效果。
2、光存储领域的应用随着日益增长的数据量和信息存储需求，光存储技术逐渐发展成为一种重要的信息存储技术。
而三阶非线性光学材料，便可以作为一种进行光学储存的重要材料，以其高速、高密度和不易受干扰等优点感受到了广泛的关注。
3、其他应用场景除去光通信和光存储方面，三阶非线性光学材料在生物医学、化学合成、光学制备、光学测量等领域均有着非常广泛的应用。
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有机及金属有机材料的三阶非线性光学研究
【摘要】：伴随着光子时代的到来，有关全光开关、全光计算和全光通讯的理论和实验研究正日益得到重视。
作为其中重要的信息载体，三阶非线性光学材料在上述领域的应用价值目前已引起越来越广泛的关注。
与传统的无机材料相比，有机及金属有机三阶非线性光学材料具有非线性光学系数高、响应时间快、介电常数低和良好的可加工性等无可比拟的优点，因而在上述全光器件的开发中扮演着重要的角色。
然而遗憾的是，当前有关有机及金属有机三阶非线性光学材料的分子设计和材料加工方面的研究在深度和广度上仍十分有限。
基于此，本文分别设计、合成了两类代表性的新型有机及金属有机分子——芳杂环取代多甲川花菁和咔唑羰基铬配合物。
在此基础上，按照分子非线性光学研究中的“分子工程”和“材料工程”原理，从实验和理论两方面对它们的三阶非线性光学及其相关特性进行了系统而深入地考察，取得了若干有意义的研究结论。
具体研究内容和结果如下：(1)设计、合成了五个芳杂环取代多甲川花菁染料和三个咔唑羰基铬配合物，利用元素分析、质谱、红外光谱、核磁共振氢谱对它们的分子结构进行了充分确证。
还进一步利用X-射线单晶衍射技术获得了其中两个咔唑羰基铬配合物的详细晶体学数据；(2)借助紫外一可见吸收光谱和荧光光谱研究了上述八个化合物的线性光学特性，获得了它们的分子电子态结构和能级分布的相关信息。
结果表明两类分子在可见光区具备良好的透明性。
对咔唑羰基铬配合物还观察到了来自金
属到配体的电荷转移特征吸收带；(3)采用皮秒前向简并四波混频技术测试了所有目标分子的三阶非线性极化率、二阶超极化率以及非线性折射率等非线性光学参数。
测试结果表明，芳杂环取代多甲川花菁染料具有相当强的非共振三阶非线性光学响应，其二阶超极化率γ值达到10~(-29)esu量级，表明多甲川链中芳杂环取代基的引入对分子三阶非线性光学性能的提高起着重要的作用；(4)引入简化的自由电子模型和含时微扰理论对芳杂环取代多甲川花菁染料的分子结构和三阶非线性光学性能间的关系进行了进一步讨论，研究表明适当增加甲川链的长度、引入重原子取代以及增加两端芳杂环取代基的电负性差值以提高分子的永久偶极矩是进一步提升花菁染料γ值的一个有效途径；(5)对咔唑羰基铬配合物，研究发现铬金属配位可大大增强原有机配体的三阶非线性光学响应，产生上述现象的原因是由于配合物分子中金属到配体的低能电荷转移跃迁。
此外，结合含时微扰理论和密度泛函理论计算，对引起咔唑羰基铬配合物三阶非线性光学性能差异的物理机制进行了深入探讨。
结果表明，除金属到配体的低能电荷转移跃迁外，羰基铬配位位点不同导致的分子电子波函数空间分布的不一致性是影响其三阶非线性光学性能的另一重要途径。
这一结论为今后新型金属有机非线性光学材料的分子设计提供了一个值得借鉴的思路；(6)利用简单的旋涂技术成功地构筑了三个芳杂环取代多甲川花菁染料的J-，H-，和Herringbone型有序分子聚集体超薄膜，借助紫外一可见吸收光谱、红外光谱、小角X-射线衍射、原子力显微和椭圆偏振等现代光谱和形貌表征技术对上述超薄膜的聚集态结
构和形貌进行了精确的确证。
借助前向简并四波混频技术测试了它们的三阶非线性光学参数，结果表明薄膜的三阶非线性光学性能得到了大幅度的非共振增强。
在此基础上，分别应用一维共线理想谐振子理论和CEO理论详细分析了引起这种增强的内在机制，研究发现上述超薄膜的三阶非线性光学响应来自外场激励下光生激子在分子聚集体空间的非谐振动且聚集体微结构的有序性和分子密度的增加可有效促进了光生激子运动的自由度和相干性，从而对三阶非线性光学效应的提高起到积极的贡献；(7)同样利用旋涂技术成功制备了一个咔唑羰基铬配合物的H-聚集体超薄膜，借助紫外—可见吸收和荧光光谱初步确定了它的结构。
利用前向简并四波混频技术首次发现该超薄膜具备相当大的非共振三阶非线性极化率(x~((3))=4.21×10~(-12)esu)，与之相关的机理研究正在进行中。
【关键词】：三阶非线性光学多甲川花菁咔唑羰基铬配合物J-聚集体H-聚集体Herringbone型聚集体
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：O437
【目录】：摘要6-8Abstract8-14第一章绪论14-391.1非线性光学的物
理基础15-171.2分子非线性光学及其材料17-211.2.1分子非线性光学概述17-181.2.2分子非线性光学材料18-211.3有机及金属有机三阶非线性光学材料的研究现状21-281.4本论文的选题思想与研究内容28-331.4.1多甲川花菁染料及其有序分子聚集体的三阶非线性光学性能28-311.4.2咔唑羰基铬配位化合物的三阶非线性光学性能31-33参考文献33-39第二章新型芳杂环取代多甲川花菁染料及咔唑羰基铬配合物的合成与结构表征39-492.1合成试剂及仪器41-422.23-氨基-9-乙基咔唑三羰基铬配合物的合成422.33-氨基-9-乙基咔唑丙稀基羰基铬氟硼酸盐的合成42-432.4咔唑羰基铬配合物的结构表征43-442.53-氨基-9-乙基咔唑三羰基铬配合物的晶体结构44-47参考文献47-49第三章新型芳杂环取代多甲川花菁染料及咔唑羰基铬配合物的线性光学特性49-563.1测试仪器及条件493.2芳杂环取代多甲川花菁染料的紫外—可见吸收特性49-503.3咔唑羰基铬配合物的紫外—可见吸收特性50-523.4咔唑羰基铬配合物的荧光发射特性52-533.5本章小结53-55参考文献55-56第四章新型芳杂环取代多甲川花菁染料及咔唑羰基铬配合物的三阶非线性光学性能56-754.1三阶非线性极化率(二阶超极化率)的测量技术56-604.1.1三次谐波产生(THG)技术56-574.1.2电场诱导二次谐波产生(EFISHG)技术574.1.3自聚焦和自散焦技术57-584.1.4光克尔门(OKG)技术584.1.5简并四波混频(DFWM)技术58-604.2芳杂环取代多甲川花菁染料与咔唑羰基铬配合物的三阶非线性光学性能60-714.2.1实验仪器与实验原理60-624.2.2芳杂环取代多甲川花菁染料的三阶非线性光学性能62-654.2.3咔唑羰
基铬配合物的三阶非线性光学性能65-664.2.43-氨基-9-乙基咔唑三羰基铬配合物三阶非线性光学性能的理论分析66-714.3本章小结71-73参考文献73-75第五章芳杂环取代多甲川花菁及咔唑羰基铬配合物有序分子聚集体薄膜的制备及三阶非线性光学性能75-1095.1超薄膜制备技术简介75-795.1.1LB技术75-765.1.2分子自组装技术76-775.1.3真空蒸镀技术77-785.1.4旋涂技术78-795.2芳杂环取代多甲川花菁超薄有序膜的制备与结构、形貌表征79-895.2.1实验原料、实验仪器及实验原理80-825.2.2芳杂环取代多甲川花菁旋涂膜的制备825.2.3五甲川花菁染料PC-1的J-聚集体超薄有序膜的结构与形貌82-865.2.4七甲川花菁染料PC-4的H-聚集体超薄有序膜的结构与形貌86-875.2.5七甲川花菁染料PC-2的Herringbone型聚集体超薄有序膜的结构与形貌87-895.3芳杂环取代多甲川花菁染料PC-1,PC-2,PC-4的聚集行为及其光谱表现89-945.4芳杂环取代多甲川花菁染料PC-1,PC-2,PC-4聚集体超膜有序膜的三阶非线性光学性能94-965.5五甲川花菁染料PC-1的J-聚集体三阶光学非线性增强效应的理论分析96-985.6七甲川花菁染料H-和Herringbone型聚集体三阶光学非线性增强效应的理论分析98-1015.7咔唑羰基铬配合物超薄膜的制备与三阶非线性光学性能101-1035.7.1咔唑羰基铬配合物AECzNB的H-聚集体超薄膜的结构表征101-1035.7.2咔唑羰基铬配合物AECzNB的H-聚集体超薄膜的三阶非线性光学性能1035.8本章小结103-105参考文献105-109第六章全文总结109-111第七章进一步开展的工作111-112攻读博士学位期间已发表和待发表的论文及专利112-114致。