有机非线性光学材料Word格式文档下载.docx
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非线性光学材料人们已经找到很多，按其非线性效应来分可以分为二阶非线性光学材料和三阶非线性光学材料二阶非线性光学材料主要有：
（1）无机倍频材料如三硼酸锂（LBO）、锯酸锂（LiNbO）、碘酸短（LilO,KDP）、33磷酸氧钛钾（KTiOPO,KTP）、B-偏硼酸锁（B-BaBO,BBO）、a石英等424
（2）半导体材料有硒化镉（CdSe）、硒化稼（GaSe）、硫镣银、硒镣银、确（Te）、硒（Se）等
（3）有机倍频材料有尿素、L-磷酸精胺酸（LAP）、覘类、偏硝基苯胺、2-中苯-
4-硝基苯胺、羟四屮基四氢毗咯基硝基毗唳、氨基硝基二苯硫瞇、硝苯基羟基四氢毗咯以及它们的衍生物
（4）金属有机化合物，如二氯硫服合镉、二茂铁类化合物、苯基或毗唳基过渡金属拨
基化合物
（5）高聚物，如二元取代聚乙烘等具有大n共辘体系的聚合物高聚物的非线性光学材料的合成及研究已成为一个热点
三阶非线性光学材料的研究U询主要集中在分子中具有容易移动的电子体系的有机染料和高聚物上：
（1）有机染料，有共觇染料、覘类染料、酥青类等
（2）高聚物，如聚双乙烘、聚对苯基苯并双嚏醴、聚苯胺、反式聚乙烘。
[5]无机非线性光学材料虽有大的非线性系数，但响应时间长，制备工艺较困难，可选择种类单一等，口前进展不令人十分满意。
而具有非线性光学性质的有机材料种类繁多，响应时间短，而且许多有机晶体的非线性光学系数比无机晶体的大1-2个数量级，有广阔的应用前景。
近
[6]来，具有非线性光学性质的有机聚合物和共辄有机分子材料引起科技工作者的广泛关注。
它的迅速发展是有其特点决定的:
有机合成提供了有机分子结构的多变性;
可把有机物质的光学非线性活性与其分子结构联系起来，从而有望进行分子设计与合理的“剪裁”；
分子材料的宏观非线性光学响应可用个别分子的电极化率来予以说明，使材料工程设讣有可能进行;
有机
[7]分子组成的材料的形态多样性为技术应用提供了大量的机会。
具有上述特性的有机材料，按其链的长短大致乂可分两大类:
即有机聚合物非线性光学材料和非聚合物的非线性光学材
[67]料。
其种类庞大，限于篇幅，不一一累述,均可参照相关文献。
一般具有共轨链的聚合物可以随着其主链和侧链的变化而改变，如聚乙烘、聚二烘等有大的非共振三阶非线性极化率和超快的非线性光学响应时间，可用于全光信息处理、高速开关、实时立体摄影和光学存储器件等方面;
聚唾吩由于在非简并基态线性共觇聚合物中极子
3和双极子的光激励而导致振荡强子有大的移动而使其三阶非线性系数x值非常大，从而使它在光电器件和通信装置中有良好的应用前景。
特别要指出的是，有些有机物单体转变为聚合物时，III于分子的共轨刃电子参与了极化作用，而使其非线性极化系数增大。
山于有机晶体的非线性光学系数比无机化合物大，促使人们不断探索和寻求物化性能更好有机非线性光学材料。
应值得一提的是C及其衍生物,C是富勒烯（Fullerenes）家族中的一员，具高度对称的6060
球体，由于有大量的共純双键导致它有很大的非线性极化率，是一种很有前途的新型非线性光
[12][13]学材料。
C衍生物的三阶超级极化率随取代物而变化。
它可广泛应用于全光型光信息60
处理器件、光学双稳定器件、光互连器件和光学储存器件。
二、各类有机低分子非线性光学材料
1（尿素衍生物
尿素是研究最早的有机\L0M（它在200,1400nm内无吸收，但因其晶体生长慢、吸湿SHG低，实际上常用作SHG测试的参比（近年来仍有人研究它在频率转换和光学参量振荡方面的性质及应用。
尿素衍生物涌现出一些倍频材料（如化合物
（1）,其S1HG为尿素的
[14]37倍，X,ray衍射证明其分子呈非中心对称排列。
（1）
2（硝基苯胺衍生物
该系列的口OM很多俵1列出一些。
间位二取代苯比邻、对位二取代苯更易形
成非中心对称的分子排列。
苯环上改变基团，改变了电负性及共辘形式，对SHG影响很大。
苯环上引入羟基、瞇胺基，氨基上引入烷基、烷氧基、烷基竣基、烷基氤基，山氢键和共辄极
化效应影响分子的极性和结晶方式，有可能提高化合物的SHGo
3（偶氮化合物
对这类材料以前研究颇多，它可以多层涂层应用于光学器件中。
偶氮化合物共轨体系长，电子流动性好，应该有利于产生非线性光学效应，但因这类化合物多为染料，对可见光有较宽的吸收，使倍频后的光再被吸收，光转化率下降，故现在很少研究。
4（以乙烘基连接的化合物
这类材料不多。
有的分子含羟基或竣基，有亲油、亲水两性，以LB膜应用;
有的分子通过多个乙烘基共辄相连把吸、供电基接起来，形成大共辘。
表1硝基苯胺衍生物的SHG测试
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注：
粉末法，1604nm,urea=l
比较化合物（22）、（23）,乙烯、乙烘基与相同芳基连接，B值前者比后者高出
50,,
223这是因为乙烯基的碳原子为SP杂化，与苯环碳的SP杂化电子云重叠面大，而乙烘碳为SP
[15]杂化，与苯的杂化电子云有效重叠少。
这类有非线性光学效应的化合物较多。
如
[17]
[16]化合物（24）、（25）,以乙烯基连接的极性分子成盐产生SHG效应的例子也较
[18]多,如化合物（26）、（27）成盐,SHG为mNA的3倍。
（25）
CHlC
（26）（27）
6（腺系及希夫碱系化合物
亚胺基与适当的共轨体系相连，即腺系或希夫碱系化合物，其中有不少为
NLOMo日
[17]本的TetsuyaT（等人对结构为（28）、（29）、（30）、（31）的化合物作了研究，其中D为
[21]供电基，A为吸电基。
用CNDO,S,CI法作了二水平的近似计算，分别求出相同D、A时四种结构的0、u值，得出结论:
相同取代基，（30）型的P值大而n值小，分子间相对最不易形成中心对称排列，是较理想的\L0M分子结构。
如化
合物（32）的0为P\A的7倍，u远小于PNA。
他们大量合成（30）型化合物，筛出
SHG较高的一些品种，见表2。
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分子设计中引入可形成氢键的基团，有利于提高SHG效应，但这并不常有效，因化合物的性质和结晶过程受许多因素制约，分子在晶体点阵中的取向也很重要。
大量结果表明，以屮氧基、羟基作供电基，在其邻位引入可形成氢键的基团（如酥氨基、疑基等。
化合物
SHG较高。
其中MNBA之SHG,230Xurea（并有较高的损伤阈值。
7芳酮系化合物
拨基桥接两个芳环或再经乙烯基连接芳环，拓宽了电子流动区域，一些较高SHG效应的品种列于表3。
表2（30）型结构化合物的SHG测试
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粉末法，1604nm,urea=l表3芳酮系化合物的SHG测试
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注:
8毗噪衍生物
杂环化合物的\LOM中毗唳衍生物的数量占首位，见表4。
POM透明性好，化学性能稳定，很有应用价值。
MBANP分子中有手性碳，分子极性大，SHG高，但其晶体在甲
[22]醇中生长速度难于控制。
相比，COANP以环辛基取代MBANP的苯基，且无
手性碳,SHG
[23]下降P\P、NPA.\PPA都较高。
另发现共辄取代基位于毗唳氮原子对位
时，SHG高。
表4卩比唳系化合物的SHG测试
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粉末法，1604nm,urea二1
[24][25][26]有机NLOM的结构还有很多（杂环的还有毗咯、喘唳、耐口朵、苯并咪I坐、苯
[27][28][29][30]并嚏醴、苯并恶醴及一些覘构体的衍生物;
芳环的还有苯
酚、联苯芳硫瞇、冠瞇[31][32]及蔥覘衍生物；
当糊精与极性分子形成“主”、“客”体包结络合物时，也显示出倍频效应。
三、其它有机非线性光学材料
[33]訂询已出现了一些结合无机、有机物的新研究方向，如金属有机及芳基桥接聚倍半硅
[28]氧烷等。
高分子中用于NLOM的多是聚乙烘、聚二乙烘、聚苯并二嚏醴、聚亚苯基亚乙烯、聚屮基苯基硅烷等，也有将\LO活性的化合物接到高分子单体上
去的。
由于共辄长、线性好、响应快，高分子被认为是最有希望的\LOM。
另外，液晶当中也有不少化合物具备非线性光学性质。
二、非线性光学材料的应用
非线性光学材料是未来光电于技术的重要素材，这儿年发展很快，这门新学科需要融汇光学、化学、物理学、材料学、结晶、计算机等多学科知识，目前成熟的理论还没有完全建立，NLOM研究还处于化合物筛选阶段（分子结构与宏观倍频效应的关系以及许多结晶方面的问题有待干解决。
但短短儿年的成就是可喜的，它预示着不久的将来具有高倍频的非线性光学材料最终将投入应用。
非线性光学材料的应用主要有以下二个方面，是进行光波频率的转换，即通过所谓倍频、和频、差频或混频，以及通过光学参量振荡等方式，拓宽激光波长的范围，以开辟新的激光光源二是进行光信号处理，如进行控制、开关、偏转、放大、计算、存储等表1具体地
列出了非线性光学材料的一些用途
表5各种非线性光学效应及其应川
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非线性光学材料的广泛应用以及潜在的应用前景已经促使了一个新兴的高技术
产业一光电子工业的破土而出，它包括光通信、光计算、光信息处理光存储及全息术、激光加工、激光医疗、激光印刷、激光影视、激光仪器、激光受控热核反应与激光分离同位素、激光制导、测距与定向能武器许多方面、在本世纪，在美日德等技术发达国家将形成一种完整的高技术产业一一光电子丄业我国也十分重视这，领域的研究工作，国家在863计划中将光电子学科列为重点学科，每年投入大量的人力物力跟踪国外最新动向就整体上看，无论是LI前正在发展的光电子技术，或是即将到来的光子技术，探索与发展新型光电子材料，制作高性能、小型化、集成化的光电子器件，已经成为整个光电子科技领域的前沿和热门课题积极开展这一领域的研究，无疑对促进我国经济、社会和科技的发展，以及军事实力的增强都具有重要的战略意义。
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