本发明属于非线性光学材料,具体涉及一种并六苯非线性光限幅薄膜的制备方法与应用。
背景技术:
1、光限幅效应是一种典型的非线性光学效应,即光学材料在低强度光照射下具有高透过率,而在高强度光照射下具有低透过率的一类材料,这一现象由leite等人(appliedphysicsletters,1967,10(3):100-101)在1967年首次通过实验观察到。
2、激光具有单色性好、方向性好、功率高等特点,被广泛用在国防、工业、医疗等领域。然而,如果不能很好地控制激光使用功率会对光学设备、光学元件以及人眼等造成损坏或伤害。非线性光限幅材料是理想的强激光防护材料,可以实现对强激光的有效防护,因此发展高性能非线性光限幅材料一直是国内外研究热点。上世纪90年代以前,非线性光限幅材料研究主要以无机材料为主,但是该类材料的非线性系数一般不高并且难以和半导体材料集成使用。90年代以后,含有大π共轭体系的有机物得到了广泛关注,得益于π共轭体系中分子的电荷转移,使得材料的非线性光学性能显著增强,表现出较大的非线性光学系数。此外,该类有机物非线性光限幅材料一般还具有响应速度快和限幅阈值低等优点。例如,富勒烯、酞菁等大的π-电子共轭体系及其衍生物非线性光限幅材料目前得到了广泛研究和应用。
3、并六苯是一种多环芳香烃,化学式为c26h16,早在上世纪50年代就被报道合成(j.am.chem.soc.77,(1955)992-993),并且近年来被证实具有特殊的光电性能,在有机晶体管等领域具有潜在的应用前景(naturechemistry4(7),(2012)574-578)。并六苯的多环结构特征,使其具有大的π共轭体系,因此可能具有强的非线性光学效应。
4、现有技术中,缺少利用并六苯制备非线性光限幅薄膜的报道。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题,提供一种并六苯非线性光限幅薄膜的制备方法与应用。
2、为实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明是通过以下技术方案实现:
3、本发明提供一种并六苯非线性光限幅薄膜的制备方法,包括以下步骤:
4、1)称取一定重量的高纯并六苯粉末置于石英坩埚中,并将石英坩埚放置于物理气相沉积炉内固定位置;
5、2)将大小合适的石英薄片固定在炉内可伸缩旋转支架上;
6、3)关闭炉膛并将炉膛抽至真空,随后接通电源,加热石英坩埚使并六苯粉末气化成气态分子;
7、4)调整伸缩旋转支架上固定的石英薄片,使石英薄片以合适的角度面对石英坩埚,从而使气态并六苯分子在石英薄片表面沉积,得到并六苯非线性光限幅薄膜。
8、进一步地,步骤1)中,高纯并六苯粉末的化学式为c26h16,结构式为:
9、
10、进一步地,步骤3)中,加热温度控制在200~300℃。
11、进一步地,步骤3)中,抽至真空至低于0.1pa。
12、进一步地,步骤4)中,并六苯非线性光限幅薄膜的厚度由加热温度、加热时间以及石英薄片倾斜角度三个因素来控制调节。
13、进一步地,步骤4)中,并六苯非线性光限幅薄膜的颜色呈暗绿色特征,并且随着薄膜厚度的增加,颜色由浅逐渐增深。
14、进一步地,步骤4)中,并六苯非线性光限幅薄膜在600~900nm波段具有宽的吸收带,对1064nm的弱光透过率超过80%;并六苯非线性光限幅薄膜的1064nm开孔z扫描实验结果表明该薄膜具有反饱和吸收特性;并六苯非线性光限幅薄膜的1064nm闭孔z扫描实验结果表明闭孔透过率曲线呈现先谷后峰特征。
15、进一步地,步骤4)中,并六苯非线性光限幅薄膜的拉曼光谱在1000~1700cm-1范围内有3个光谱带,拉曼光谱峰分别位于1150、1350和1580cm-1位置。
16、本发明还提供一种并六苯非线性光限幅薄膜,由上述的制备方法制备得到。
17、本发明还提供一种并六苯非线性光限幅薄膜在非线性光学材料制备领域中的应用。
18、本发明的有益效果是:
19、本发明提供了一种并六苯非线性光限幅薄膜的制备方法,该方法以并六苯粉末为原料,通过物理气相沉积的方式在透明石英衬底表面沉积一层并六苯薄膜,物理气相沉积法具有简单、快速制备的优点。制备的薄膜得益于并六苯的多环大π共轭结构,具有高的非线性光学系数。制备的薄膜在1064nm波段的弱光透过率超过80%,且薄膜的1064nm开孔和闭孔z扫描实验结果分别表明了该薄膜具有反饱和吸收特性和非线性折射率为正值的特点,在光调制、光限幅等非线性光学材料领域具有广阔的应用前景。
20、当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
1.一种并六苯非线性光限幅薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的并六苯非线性光限幅薄膜的制备方法,其特征在于,步骤1)中,高纯并六苯粉末的化学式为c26h16,结构式为:
3.根据权利要求1所述的并六苯非线性光限幅薄膜的制备方法,其特征在于,步骤3)中,加热温度控制在200~300℃。
4.根据权利要求1所述的并六苯非线性光限幅薄膜的制备方法,其特征在于,步骤3)中,抽至真空至低于0.1pa。
5.根据权利要求1所述的并六苯非线性光限幅薄膜的制备方法,其特征在于,步骤4)中,并六苯非线性光限幅薄膜的厚度由加热温度、加热时间以及石英薄片倾斜角度三个因素来控制调节。
6.根据权利要求1所述的并六苯非线性光限幅薄膜的制备方法,其特征在于,步骤4)中,并六苯非线性光限幅薄膜的颜色呈暗绿色特征,并且随着薄膜厚度的增加,颜色由浅逐渐增深。
7.根据权利要求1所述的并六苯非线性光限幅薄膜的制备方法,其特征在于,步骤4)中,并六苯非线性光限幅薄膜在600~900nm波段具有宽的吸收带,对1064nm的弱光透过率超过80%;并六苯非线性光限幅薄膜的1064nm开孔z扫描实验结果表明该薄膜具有反饱和吸收特性;并六苯非线性光限幅薄膜的1064nm闭孔z扫描实验结果表明闭孔透过率曲线呈现先谷后峰特征。
8.根据权利要求1所述的并六苯非线性光限幅薄膜的制备方法,其特征在于,步骤4)中,并六苯非线性光限幅薄膜的拉曼光谱在1000~1700cm-1范围内有3个光谱带,拉曼光谱峰分别位于1150、1350和1580cm-1位置。
9.一种并六苯非线性光限幅薄膜,由权利要求1~8任一项所述的制备方法制备得到。
10.如权利要求9所述的并六苯非线性光限幅薄膜在非线性光学材料制备领域中的应用。
