偶氮掺杂光学薄膜非线性光学特性研究.pdf

所需积分/C币:9 2019-09-05 18:57:50 286KB PDF
59
收藏 收藏
举报

为探索温度不同及掺杂浓度不同对极化聚合物二次谐波产生(SHG)的影响,用实时电晕极化装置对一种偶氮主客体掺杂薄膜进行了研究。
激光与红外No.5201l 孙彦星等偶氮掺杂光学薄膜非线性光学特性研究 575 于IDMA分子与PMMA分子之间的相互作用的结由于吸光分子的增加所致。总之,在这个浓度区间, 果。但是当浓度为40%和50%时,其吸收峰产生了浓度的增大,跃迁能量增加,同时看出浓度的增加与 明显的蓝移分别为47.5mm和60.5nmo 吸光度的增加不成比例,因而可以定性的判断出摩 表1薄膜的厚度 尔吸收系数是随着浓度的增大而减小的。 sample Ho H20 H2s H3o H45Hs 3.2二次谐波产生测量 Thickness/nm 651 658 540 653 631 实验选择了浓度为3%的H3薄膜,在电压为 对于IDMA材料而言,在偶氮苯两端分别连有6kV,不同温度下的二次谐波特性进行了研究,图4 有碘基和甲胺基两个个取代基,在这两个推拉基团为在各个温度下极化饱和值随温度的变化,可以看 的作用下使得偶氮间的丌键的电子云发生偏移,同 出,随着温度的增大二次谐波强度增大,当温度达到 时也增加了m共轭的电子通道性{。在3%~25%90℃时达到最大温度超过这个温度二次谐波产生 浓度范围内生色团分子距离较远,其分子间的相互强度降低。 作用可以忽略,吸收主要是偶氮单个分子的吸收,随 一~H 着浓度的增加吸光度的增加,主要是由于薄膜单位 体积内偶氮分子的数目增加,因而薄膜的吸光度也 随之增加 0GN.425 0.4 42086 Hsc 0 5 n5? 0.2 0.0 0.2 00350400450500550600650 wavelength/nm 100 图3IDMA/PMMA薄膜紫外-可见吸收谱 temperatue 当IDMA的浓度达到30%左右时,根据分子数 图4样品的SHG随温度极化温度的变化 密度和浓度的关系0: 对于厚度相近的H2,H25,H30,H,H0薄膜,在 ON,ppp NMP-小P) 电压6kV温度90℃下,研究其二次谐波特性,图5 为各浓度下的二次谐波产生强度随极化时间的增长 其中,φ为浓度;NA为阿伏伽德罗常数;p,pr分别曲线 为PMMA和IDMA的密度,M为PMMA的分子量, 计算得出,N约为5.3×1030/cm3,根据P.W. Atkins 等人的理论1),分子间发生明显的相互作用的距离 约为10~10-8cm,而浓度为30%左右的分子中心 2.5 hLh 距离约为76×10-8cm,此时需要考虑分子间的相 2.0 互作用,分子间作用的结果,使得IDMA分子的电子 g1.5 云发生偏移,共轭程度减小,使得跃迁的能级差增 大,发生蓝移。另外,还有一种因素也是不可忽略 的,那就是浓度的增大,使得聚集效应增加,聚集效 0. 应同样能使吸收谱蓝移。 202468101214161820 在浓度为40%吸收谱发生更大的移动,可能是 浓度的增大分子间的作用更加明显,导致空间位阻 图5不同浓度的样品SHG随极化时间的变化 效应,以至于连接两个苯环和偶氮的单键发生了扭 从图5可以看出,极化饱和SHG强度值先是随 转,扭转的结果使共轭程度降低,同时导致了吸光度着浓度的增大而增大,当浓度大于30%SHG强度 的下降。浓度达到50%,分子已经没有了更大的扭随浓度的增大反而减小。结合紫外-可见吸收谱图 转空间,因此蓝移没有更大的发生,吸光度的增加是3和3.1分析我们可以做出以下解释,在浓度小于 576 激光与红外 第41卷 30%时,IDMA分子并没有发生改变,只是浓度增 电可调光衰减器[J].光学学报,2006,26(9) 大,单位体积的分子增加,因此,在这个浓度区间内 1397-1399 SHG的增加是由于IMA分子的增加所致。浓度大[3] H E Katz, M L Schilling, G E Washington. Solution-phase 于30%时,由于分子间相互作用不可忽略,导致分 dielectric characterization of the 4-amino-4'-dicyanoviny 子中电子云分布发生变化,引起了共轭程度的变化, 8zoocnzene nonlinear optical chromophore [J].J. Opt. 对于推拉基团结构的有机聚合物而言一阶超极化率 Soc.Am.B,1989,7(3):309-312 B由B决定121: [4 Naoto Tsutsumi, Mikio Morishima, Wataru Sakai. Nonlin ear optical(NLO) polymers. 3. NLO polyimide with dipole Bcr a( n-)2/E2 (2) moments aligned transverse to the imide linkage [J] 由摩尔吸收吸系数随浓度增大变小可知跃迁偶 Macromolecules, 199831: 7764-7769. 极距的平方μ减小,同时最大吸收峰的向短波方向[5] Wei shi, Changshui Fang,etal. Poling optimization and 移动说明E变大,偶极距山=-差别不大情况下, optical loss measurement of the polyetherketone polymer /Eg使得βx随浓度增大而减小,在紫外-可见吸 films [J]. Solid State Communications, 2000, 116 收谱上可以看到蓝移,这个结果和相关文献报道 67-71 致3。一阶超极化率β值的变化导致了MA分[6] Kihong kim, Minsk Kwon, Sanyang Shin, et al.Vertical digital thermo optic switch in polymer [J]. Photonics 子是否容易被极化,最终使得二次谐波产生强度的 Technology Letters, IEEE, 2004, 16(3): 783-785 值随着浓度的变化是先是增大,当浓度达到一定程7] C J Leo, PV Ramana, K Sudhaisanar. Design of Polymer 度二次诸波产生强度反而减小。 arrayed waveguide gratings for access networks and 4总结 CWDM applications C ]//Electr Tech 为探索温度不同及掺杂浓度不同对极化聚合物 nology, 2003, 5Conference, 2003: 647-651 次谐波产生(SHG)的影响及产生这些规律的物[8] Liu Zilong, Zhu Daqing Electro-optic polymer modulators 理机制,本文采用实时电晕极化的方法研究了温度 modulated only in cladding and its theoretical analysis 和浓度对有机分子IMA二次谐波产生强度的影 [J]. Acta Optica Sinica, 2004, 4(11): 1516-1520( in 响,发现其二次谐波的强度随浓度增加时,其二次谐 Chinese 波强度是先增加,当浓度达到一定值时二次谐波的 刘子龙,朱大庆包层调制的聚合物电光调制器及其 强度又开始降低。对于我们研究的偶氮分子掺杂聚 理论分析[J].光学学报,2004,4(11):1516-1520 9]Gao Xuexi, Wang Wenjun, Liu Yunlong, et al. Second-har- 合物薄膜,当极化温度为90℃时,掺杂浓度为25% monic genaration properties of push-pull azobenzene in 二次谐波产生强度最强。对实验结果出现的规律提 langmuir-blodgett films [ J]. Chinese Journal of Laser 出了新的观点进行解释:掺杂浓度小于25%时分子 2006,33(sl):334-335.( in Chinese 间距离较大,分子间作用力可以忽略。随着掺杂浓 高学喜,王文军,刘云龙,等.“推拉”型偶氮分子LB膜 度的提高分子问距离变小,分子间作用不可忽略,使 的二次谐波产生[J]中国激光,2006,33(增刊): 得偶氮材料的一阶超极化率的大小发生变化,最终 334-335 导致二次谐波产生强度发生变化。这对有机及聚合10] Ph pretre,LMWu, A Knoesen. Optical properties of non 物光电子器件的制作有着指导意义。 linear optical polymers: a method for calculation [J].J Opt.Soe.Am.,1998,15(1):359-368 参考文献 [11] P W Atkins. Physics chemistry [M]. New York: W.H [1 Gerald R Meredith, John G Van Dusen, David j Williams Freeman and Company, 1982: 766 Optical and nonlinear optical characterization of molecu- 12] Sergei TreLiak, Vladimir Chernyak, Shaul Mukamel O larly doped thermotropic liquid crystalline polymers [J] gin, scaling, and saturation of second order polarizabilities Macromolecules, 1982. 15: 1385-1389 indonorracceptor polyenes [J]. Chemical Physics Letters [2] Wu Yonghong, Hu Guohua, Cui Yiping. Coupling Based e 1998,287:75-82 lectro optic polymer variable optical attenuator using three [13] A Dulcic, C Satuteret. The regularities observed in the waveguides [J ]. Acta Optica Sinica, 2006, 26(9) second order hyperpolarizabilities of variously disubstitut- 1397-1399. (in Chinese) ed benzenes J]. J. Chem. Phys., 1978, 69(8),15 吴永红胡国华,崔一平.基于三波导耦合的聚合物光 3453-3457

...展开详情
试读 4P 偶氮掺杂光学薄膜非线性光学特性研究.pdf
立即下载
限时抽奖 低至0.43元/次
身份认证后 购VIP低至7折
一个资源只可评论一次,评论内容不能少于5个字
您会向同学/朋友/同事推荐我们的CSDN下载吗?
谢谢参与!您的真实评价是我们改进的动力~
  • 至尊王者

关注 私信
上传资源赚钱or赚积分
最新推荐
偶氮掺杂光学薄膜非线性光学特性研究.pdf 9积分/C币 立即下载
1/4
偶氮掺杂光学薄膜非线性光学特性研究.pdf第1页

试读结束, 可继续读1页

9积分/C币 立即下载