配合物非线性光学材料

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。

非线性光学材料的研究与开发引言随着现代光学技术的快速发展，光学材料的应用范围也在得到不断的扩展，其中非线性光学材料是一种备受关注的新型材料。

非线性光学材料具有很好的特性，有机分子、半导体物质以及金属材料都可以作为非线性光学材料的研究对象。

非线性光学材料的发展在很大程度上决定了现代光学技术的前景，因此非线性光学材料的研究和开发是当前相关领域的重要课题，也是科技领域中的热点问题。

第一章非线性光学材料的基本概念1.1 非线性光学现象非线性光学现象是量子光学研究中一个重要的研究方向。

在非线性光学体系中，光的强度随着输入光强度的变化而发生了非线性的变化。

非线性光学现象包括二倍频、三倍频、四倍频、和二次谐波产生。

这些现象在光学信号的处理和控制、激光技术的发展和应用、光存储、光通信、光计算等领域中都有广泛的应用。

1.2 非线性光学材料的基本概念非线性光学材料是指在强光作用下，其折射系数、吸收系数等光学常数随光强的变化而发生非线性变化的物质。

非线性光学材料在激光技术、光通信、光存储和信息处理等领域具有重要的应用，是光学材料中的一个重要部分。

目前主要的非线性光学材料有有机非线性光学材料、无机非线性光学材料、高分子非线性光学材料和配合物非线性光学材料等几类。

1.3 非线性光学过程的机理非线性光学过程具有很多的机理，如两光子吸收、三光子吸收、自聚焦、自相位调制等。

其中比较重要的是两光子吸收和三光子吸收，两者虽然机理不一样，但是都与非线性极化有关。

两光子吸收是指光在介质内传输的时候两个光子同时被物质吸收，此时的光波长是原来光线波长的一半。

而三光子吸收则是指三个光子被吸收，此时的光波长比原来光线的波长要短一半。

第二章非线性光学材料的种类及其研究现状2.1 有机非线性光学材料有机非线性光学材料是指不含铁、铍、锂等有公认的毒性元素的有机材料。

它是当前非线性光学材料研究的重点之一。

有机非线性光学材料可以制备成薄膜、聚合物等形式。

非线性光学材料的制备及应用光学材料是指能够与光线相互作用的物质，是光学技术发展的重要组成部分。

在光学材料中，非线性光学材料是一类非常特殊的材料。

它不仅具有线性光学材料的基本性质，还能在光场中引起较强的非线性光学效应，因此被广泛应用于光学通信、光学计算、光谱分析、激光工艺等领域。

本文将介绍非线性光学材料的制备及应用。

一、非线性光学材料的定义及分类非线性光学材料是指在强光场下的光学效应不遵守Maxwell方程组描述的线性响应原理。

简单来说，就是材料的光学特性不随光强线性增长。

非线性光学材料可分为三类：非线性吸收材料、非线性折射材料和非线性反常色散材料。

非线性吸收材料指在光强较大的情况下，材料中光子与物质之间发生强烈的相互作用，使得光子在通过材料时被吸收，从而导致光强的降低。

非线性折射材料既包括自焦材料，又包括非自焦材料。

自焦材料是指在高光强的情况下，光束会在材料中聚焦形成一个高亮度的光斑，从而形成自聚焦作用。

而非自焦材料则是指材料对光强的变化产生折射率的二次或高次非线性响应。

非线性反常色散材料则是指有一类材料，在光强较大时，其折射率随光强而发生反常变化。

也就是说，光经过这些材料后，波长会发生巨大的变化。

二、非线性光学材料的制备方法1. 化学合成法化学合成法是目前制备非线性光学材料最常用的方法之一。

其中，有机非线性光学材料合成合成方法比较多，而无机非线性光学材料主要采用溶胶-凝胶与热焙烧法各种方法。

2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法制备非线性光学材料的优点是合成过程简单，可以获得高质量的单晶材料，可以制备各种形状的样品，如膜、粉末等。

3. 手性识别技术在制备非线性光学材料中，手性识别技术由于其特殊的手性结构，能够增强材料的非线性光学效应，因此逐渐被研究和发展。

手性识别方法主要包括手性液晶自组装、手性染料分子组合、手性配合物的合成等方法。

三、非线性光学材料的应用1. 光通信领域在光通信领域中，非线性光学材料有着重要的应用价值。

非线性光学材料一、概述20 世纪60 年代, Franken 等人用红宝石激光束通过石英晶体,首次观察到倍频效应,从而宣告了非线性光学的诞生，非线性光学材料也随之产生。

定义：可以产生非线性光学效应的介质（一）、非线性光学效应当激光这样的强光在介质传播时，出现光的相位、频率、强度、或是其他一些传播特性都发生变化，而且这些变化与入射光的强度相关。

物质在电磁场的作用下,原子的正、负电荷中心会发生迁移,即发生极化,产生一诱导偶极矩p 。

在光强度不是很高时,分子的诱导偶极矩p 线性正比于光的电场强度E。

然而,当光强足够大如激光时,会产生非经典光学的频率、相位、偏振和其它传输性质变化的新电磁场。

分子诱导偶极矩p 就变成电场强度E 的非线性函数,如下表示:p = α E + β E2 + γ E3 + ⋯⋯式中α为分子的微观线性极化率;β为一阶分子超极化率(二阶效应) ,γ为二阶分子超极化率(三阶效应) 。

即基于电场强度E 的n 次幂所诱导的电极化效应就称之为n 阶非线性光学效应。

对宏观介质来说,p = x (1) E + x(2) E2 + x (3)E3 + ⋯⋯其中x (1) 、x(2) 、x(3) ⋯⋯类似于α、β、γ⋯⋯,表示介质的一阶、二阶、三阶等n 阶非线性系数。

因此,一种好的非线性光学材料应是易极化的、具有非对称的电荷分布的、具有大的π电子共轭体系的、非中心对称的分子构成的材料。

另外,在工作波长可实现相位匹配,有较高的功率破环阈值,宽的透过能力,材料的光学完整性、均匀性、硬度及化学稳定性好,易于进行各种机械、光学加工也是必需的。

易于生产、价格便宜等也是应当考虑的因素。

目前研究较多的是二阶和三阶非线性光学效应。

常见非线性光学现象有：①光学整流。

E2项的存在将引起介质的恒定极化项，产生恒定的极化电荷和相应的电势差，电势差与光强成正比而与频率无关，类似于交流电经整流管整流后得到直流电压。

②产生高次谐波。

金属有机配合物非线性光学材料研究进展胡女丹【摘要】非线性光学材料因其在光限幅、荧光显微成像、三维先信息存储、光学微加工等领域具有重要的应用价值和广阔前景而成为人们研究的热点.【期刊名称】《六盘水师范学院学报》【年(卷),期】2010(022)006【总页数】6页(P25-30)【关键词】非线性光学;金属有机配合物【作者】胡女丹【作者单位】六盘水师范学院环境与化学工程系,贵州六盘水553001【正文语种】中文【中图分类】O437非线性光学是随着激光技术的出现而发展形成的一门新兴的学科分支，是近代科学前沿最为活跃的学科领域之一。

近年来，随着皮秒和飞秒等超快、高功率激光器的发展，有关非线性光学材料的合成、材料非线性光学性能的表征及利用非线性光学材料来制作全光开关、光限幅等非线性光学器件的研究越来越热。

非线性光学研究进入了前所未有的高速发展阶段，成为物理、化学、材料、光学工程等多门学科交叉的前沿学科。

非线性光学效应是指材料与强光作用后，由于出现非线性极化而产生的各种物理现象。

一般的，材料的极化强度P是光场电振幅E的函数，可展开成E的幂级数，对宏观介质即:式中第一项的χ(1)是一阶极化率或线性极化率，它描述线性光学特性，χ（2）和χ（3）分别为二阶和三阶极化率，在分子水平，微观极化可表示为：式中:β为一阶分子超极化率(二阶效应)，γ为二阶分子超极化率(三阶效应)，β、χ（2）和γ、χ（3）分别决定二阶和三阶非线性光学响应的强弱。

上式右边第二项引起的三波混频(倍频、和频和差频)、光学参量放大和参量振荡和光整流等及第三项引起的四波混频、光的受激散射、光学双稳态、光克尔效应、三次谐波产生和双光子吸收等分别为二阶非线性光学效应和三阶非线性效应。

由于三阶非线性光学材料对结构对称、材料类型等无特别要求，材料的研究面更加宽广。

自从20世纪 60年代非线性光学诞生起，非线性光学材料的研究取得了很大的进展，有不少已经进入实用化阶段。

光学中的非线性光学材料及其应用光学在现代社会中有着广泛的应用，如光通信、光存储、光计算等。

而非线性光学材料作为光学器件中不可或缺的一部分，正逐渐成为光学领域中研究的热点。

一、非线性光学材料的基础概念及分类非线性光学的研究始于上世纪50年代，随着技术的不断发展，人们对非线性光学的研究越来越深入。

非线性光学材料简单来说是指光在这些材料中传播时，随着光的强度的增加，材料响应也会非线性增加的材料。

在光学领域中，非线性光学材料通常被分为三类: 折射率非线性材料、吸收非线性材料、非线性色散材料。

折射率非线性材料指的是材料折射率会随着电磁场的变化而变化，其中又可以分为 Kerr（克尔）效应和 Pockels（波克尔斯）效应两种；吸收非线性材料实为受到光的反射、散射、吸收等情况的影响，使得材料对光的响应是非线性的；非线性色散材料指材料的色散特性是非线性的，例如二次谐波发生器。

二、非线性光学材料的应用非线性光学材料在光学通信、生物医学、军事安全等领域应用广泛。

以下以光学通信为例，探讨非线性光学材料的应用。

在光学通信中，为了提高信息传输速率和容量，一般需要采用波分复用技术（Wavelength Division Multiplexing,简称WDM）。

在WDM技术中，数据通过不同的波长传输，而非线性光学效应可用于波长变换（Wavelength Conversion）和波长多播（Wavelength Multicasting）。

波长变换指将数据流从一个波长变为另一个波长。

克尔效应在其内部实现，因光该效应会导致非线性折射率发生变化，从而使不同波长的光子之间产生相互作用。

因此，使用非线性光学材料模拟器可以在不同波长之间保持相互关联并防止信号的干扰。

另外，非线性光学材料还可用于实现波长多播。

这是指在同一波长上将多个数据流同时发送。

在一个波长上可以同时拥有多个数据流，因此不同流可以在一个通道中传输。

这样一来，不但提高了信道的利用率，还能进行高速的多波长传输。