V-型化合物的非线性光学效应研究文献综述

 2022-09-21 10:09

文献综述(或调研报告):

通常,光与物质的相互作用是用麦克斯韦方程来描述的。当外电磁场作用于可极化分子时,分子就被极化[1]。极化率可表示为:,式中chi;1,chi;2,chi;3分别称为介质的一阶(线性)、二阶、三阶(非线性)极化率[2]

非线性光学又可进一步分为二阶光学非线性、三阶光学非线性和多阶光学非线性。二阶光学非线性常被用于二次谐波、光学合频、光学差频以及光电响应领域。三阶光学非线性主要包括非线性吸收、非线性反射、非线性折射和非线性散射。其中研究最多的是非线性吸收。非线性吸收包括:饱和吸收(SA)、反饱和吸收(RSA,也称为激发态吸收ESA)、双光子吸收(TPA)、多光子吸收(MPA)以及自由载流子吸收(FCA)等。全光开关及激光谐振腔则利用SA来实现。材料的光限幅现象则利用ESA、TPA、MPA以及FCA来实现[3]

非线性光学效应的应用很大程度上依托于非线性光学材料的发展。因此对于非线性光学材料的研究一直是研究者们的重点。非线性光学材料主要分为无机和有机两大类。无机材料的研究较早。通常情况下,无机非线性光学材料的化学性质较为稳定,允许各向异性的离子进行交换。同时,无机非线性光学材料大多呈现高纯度的晶体形式,是导波器件制备的重要备选材料之一。目前,随着有机非线性光学材料的进一步应用和广泛推广,有着易修饰、易加工、反应速度快等优良特性的有机材料得到了更进一步的发展[4]

使用有机分子作为非线性光学(NLO)材料的优点是可以通过分子带有不同的供体和受体而优化设计所需的NLO性能。在分子水平,如果化合物具有可极化的电子如pi;-电子,分布在一个更大的区域,则期望化合物在分子超极化率方面有更大的值gamma;; 终端带有给体-受体取代基而使pi;共轭体系扩展并显示了大的gamma;值[5-6]

查尔酮是一类交叉共轭NLO发色体,表现出良好的倍频(SHG) 效率和透明度且很容易结晶[7-8]。并且由于分子结构易于设计和合成简便可行而能够改善非线性响应,近年来备受关注。

Prabhu等[9]报道了一种新的具有潜在应用的非线性光学有机材料1-(5-氯噻吩-2-基) -3-(2,3-二甲氧基苯基) -2-丙烯-1-酮,是一个pi;共轭有机非线性光学查尔酮衍生物; 在波长为532 nm时,采用Z-扫描技术纳秒激光脉冲测定了该化合物chi;(3)的实部和虚部、非线性吸收系数和非线性折射率; 结果显示,非线性折射率为 10-11 m2/W量级,三阶非线性极化率为10-13 esu量级; 在532 nm该化合物显示出良好的光限幅效应,并且发现优良的光限幅行为是基于它的强电子给予体作用。

Rahulan等[10]报道了3-(4-(二甲胺基)苯基)-1-(4-(4-羟甲基-1H-1, 2, 3-三唑-1-基)苯基)-2-丙烯-1-酮的合成,研究了该化合物的三阶非线性光学性质。发现在氯仿中的非线性吸收随激光强度的不同呈现出明显的差异; 一个有趣的现象是随着激光强度的增加,该化合物的非线性吸收从饱和吸收(SA)转换成反饱和吸收(RSA); 研究表明,该化合物在非线性光子器件方面具有潜在的应用价值。

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