兩種新型DMIT材料的三階非線性光學性質(zhì)的研究.pdf

1、隨著光纖通信技術的發(fā)展和密集波分復用(DWDM)系統(tǒng)的應用，全光網(wǎng)絡成為寬帶通信網(wǎng)未來的發(fā)展目標。光開關和光開關陣列是全光網(wǎng)絡中的關鍵的器件之一。它對于實現(xiàn)光域優(yōu)化、路由選擇、波長選擇，光交叉連接及網(wǎng)絡的自愈保護等功能是必不可少的。雖然在傳統(tǒng)的光開關技術之外，目前已涌現(xiàn)出許多新的技術，但開關速度仍然不高。因此需要研究具有極高信息傳輸速率的全光開關。 全光開關對材料的要求是其三階非線性折射率要大，線性吸收和非線性吸收系數(shù)要小。三

2、階非線性折射率大，則需要的控制光功率密度就不用很高。線性吸收和非線性吸收系數(shù)小，就可以降低信息傳輸損耗，還可以減小熱效應的影響，提高系統(tǒng)可靠性。在大量的材料中篩選適合全光開關應用的材料，需要對材料的線性和非線性光學性能進行表征，而得到的參數(shù)又可以對材料的探索、改進和全光開關器件的研制提供參考和依據(jù)。本文的主要工作如下： 1．合成了兩種新的dmit材料MeCu和HtCu。通過對國內(nèi)外全光開關材料的研究現(xiàn)狀的分析，我們發(fā)現(xiàn)dmit鹽

3、是一類很重要的金屬有機電荷轉(zhuǎn)移鹽，從這類材料的分子結構式上可以看到它們具有優(yōu)良的π電子共軛體系，離域π電子很容易帶來大的三階非線性光學響應，另外中心金屬離子也可進一步增強三階非線性光學效應。我們測量了它們的線性吸收光譜，發(fā)現(xiàn)它們在通信波段(1300nm-1550nm)線性吸收很小。 2．搭建了在1064nm處的皮秒激光Z掃描實驗裝置，用LabVIEW軟件編程來自動控制數(shù)據(jù)的采集和存儲，并給出了比較詳細的數(shù)據(jù)處理方法和過程。Z掃描

4、技術是一種簡單可靠的測量材料三階非線性折射率和非線性吸收的方法，我們給出了這種方法的比較詳細的公式推導，以及計算非線性折射率n<,2>，非線性極化率X<'(3)>和分子二階超極化率γ的方法。自動控制程序的應用，方便了實驗的操作，提高了測試的準確度。 3．運用Z掃描技術對MeCu和HtCu的三階非線性折射和非線性吸收進行了表征和研究，分析了材料的非線性光學機理，并評估了它們在全光開關器件制備方面的應用潛力。這兩種材料在波長為106

5、4nm的皮秒激光脈沖照射下，均表現(xiàn)出自散焦性質(zhì)，即非線性折射率n<,2>為負值，非線性吸收在我們的實驗條件下幾乎觀測不到。材料的n<,2>和入射光強成正比，說明材料的三階非線性光學特性起源于光克爾效應，實驗中熱效應是可以忽略的；n<,2>與溶液的濃度成正比，說明實驗中探測到的非線性光學效應來自溶液中的溶質(zhì)，而非溶劑丙酮。利用實驗得到的數(shù)據(jù)，計算出評估材料在全光開關器件制備方面應用潛力的兩個品質(zhì)因子W和T，可以看出，這兩種新材料由于其低的