两种新型DMIT材料的三阶非线性光学性质的研究

摘要

随着光纤通信技术的发展和密集波分复用(DWDM)系统的应用，全光网络成为宽带通信网未来的发展目标。光开关和光开关阵列是全光网络中的关键的器件之一。它对于实现光域优化、路由选择、波长选择，光交叉连接及网络的自愈保护等功能是必不可少的。虽然在传统的光开关技术之外，目前已涌现出许多新的技术，但开关速度仍然不高。因此需要研究具有极高信息传输速率的全光开关。 全光开关对材料的要求是其三阶非线性折射率要大，线性吸收和非线性吸收系数要小。三阶非线性折射率大，则需要的控制光功率密度就不用很高。线性吸收和非线性吸收系数小，就可以降低信息传输损耗，还可以减小热效应的影响，提高系统可靠性。在大量的材料中筛选适合全光开关应用的材料，需要对材料的线性和非线性光学性能进行表征，而得到的参数又可以对材料的探索、改进和全光开关器件的研制提供参考和依据。本文的主要工作如下： 1．合成了两种新的dmit材料MeCu和HtCu。通过对国内外全光开关材料的研究现状的分析，我们发现dmit盐是一类很重要的金属有机电荷转移盐，从这类材料的分子结构式上可以看到它们具有优良的π电子共轭体系，离域π电子很容易带来大的三阶非线性光学响应，另外中心金属离子也可进一步增强三阶非线性光学效应。我们测量了它们的线性吸收光谱，发现它们在通信波段(1300nm-1550nm)线性吸收很小。 2．搭建了在1064nm处的皮秒激光Z扫描实验装置，用LabVIEW软件编程来自动控制数据的采集和存储，并给出了比较详细的数据处理方法和过程。Z扫描技术是一种简单可靠的测量材料三阶非线性折射率和非线性吸收的方法，我们给出了这种方法的比较详细的公式推导，以及计算非线性折射率n<,2>，非线性极化率X<'(3)>和分子二阶超极化率γ的方法。自动控制程序的应用，方便了实验的操作，提高了测试的准确度。 3．运用Z扫描技术对MeCu和HtCu的三阶非线性折射和非线性吸收进行了表征和研究，分析了材料的非线性光学机理，并评估了它们在全光开关器件制备方面的应用潜力。这两种材料在波长为1064nm的皮秒激光脉冲照射下，均表现出自散焦性质，即非线性折射率n<,2>为负值，非线性吸收在我们的实验条件下几乎观测不到。材料的n<,2>和入射光强成正比，说明材料的三阶非线性光学特性起源于光克尔效应，实验中热效应是可以忽略的；n<,2>与溶液的浓度成正比，说明实验中探测到的非线性光学效应来自溶液中的溶质，而非溶剂丙酮。利用实验得到的数据，计算出评估材料在全光开关器件制备方面应用潜力的两个品质因子W和T，可以看出，这两种新材料由于其低的线性吸收和非线性吸收，高的三阶非线性折射率，在全光开关的制备方面有着较大的潜在应用价值。

目录

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

摘要

符号说明

第一章绪论

第二章非线性光学原理

第三章Z扫描理论

第四章实验

第五章结果与分析

第六章 结论和展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表和待发表的文章