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非线性光学是研究在强光作用下，物质的响应与场强呈现的非线性关系的科学，对现今光电子学的发展起到了十分关键的作用。 60年代初，高强度相干光源的出现，为该领域研究提供了条件。 分子(或物质)在强光作用下的电极化效应，可用泰勒展开式表示： 二阶非线性材料： 4.2.4. 非线性光学高分子材料 必须是非中心对称的分子； 必须有非定域的大?-共轭电子结构，这样在外场作用下可引起空间的不对称性(电极化效应); 为了增强这样的电荷不对称性，可设计在共轭分子两端引入电子给体，电子受体基团，增强基态、激发态间的偶极矩差。 ?, ?, ?是分子的线性，二阶极化率，三阶极化率； ?(1), ?(2), ?(3), 是物质宏观的线性，二阶极化率，三阶极化率； 有机二阶非线性材料举例： 2-(2-N,N-二甲氨基苯基乙烯基)-5-二氰乙烯基噻吩 N,N-二甲氨基 -对-三氰乙烯基苯 Tg = 189℃ 二阶非线性高分子材料介绍： ?(2)比无机材料高1-2数量级；响应速度达到皮秒级；易成型，成膜，等优点。 材料的非线性源于生色团的偶极在电场作用下极化取向，使在Tg以上，强电场下极化，强电场下，冷却，冻结，称之。 有掺杂型，侧链型，主链型，极化膜型材料。 应用研究进展：高速电光调制器，及其集成光芯片，试制成功。并实现 电视图象传输(预计是最先实用化的材料) 问题： ?(2) 实际系数的提高； 稳定性(已认为基本解决) 光传输损耗的大幅度降低 材料性能的综合优化 极化聚合物： 70’s开始 其折射率在(很弱的)激光照射下，会产生很大的空间调制(即光致折射率变化) 应用前景：光放大，高密度光储存，全息图象加工等。 体全息位相光栅写入，读出示意图 (可记录全息图，可擦涂，可设计高速处理，实时全息显示，等) 91’始，(最初称，Optical Damage) Ex. 读出入射光 读出入射光 (再现) 写入光(信号光) 写入光(参照光) 研究例: PVK: C60: DEANST DEANST: 光折变聚合物 光折变材料体系：光敏部分、光生载流子的输运介质、载流子的俘获中心、具有电光特性的二阶非线性光学生色团 聚合物体系： 惰性聚合物为主体的掺杂体系 光电聚合物为主体的掺杂体系 电荷输运聚合物为主体的掺杂体系 全功能体系 光限幅聚合物 激光武器之一：激光干涉、致盲(攻击人眼和光电传感器)， 已经开始装备部队。 对应的防护器件的研制，就提到日程上来了！ ――利用非线性光限幅效应来实现此目的。 有多重激发态存在(ex. 五重态能级)，在一定光强以上，各重激发态的吸收截面?ex大于基态吸收截面?0，这种吸收会变成热能耗散(或荧光、磷光)，此时光输出不会增加，透过率反而下降，所谓“反饱和吸收”。 C60-PS C60-PMMA Iout Iin Iin T(透过率) 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 功能高分子 杨武利 复旦大学高分子科学系 2. 电流变液(ERF, Electro rheological Fluid) 磁流变液(MRF.) 19世纪末， Duff 报道 1932， Bjonstabl 报道悬浮液的电流变效应 1947， Winslow 申请专利(所以 ERF 亦称 Winslow 流体) 1967， Klass Matinek 发表一系列研究论文，引起重视 80’ 广泛开展 90’ 有一股研究热，开始进入实用阶段 i). 历史： ii). 类型： a. 无机颗粒(硅、金属氧化物，etc.) ERF b. 聚合物颗粒 ERF，无磨损，无水电流变液。 纤维化极化理论： iii). 机理： 极化公式： 式中：?：颗粒介电常数；r: 颗粒直径；E:电场强度；?：颗粒间距。 iv). 组成： 悬浮颗粒(分散相) 分散介质(连续相) 添加剂 硅油，矿物油，低粘，高沸，低凝，高绝缘。