光折变聚合物材料的研究进展.pdf

第 20卷 第 2期 物 理 学 进 展 V0l_20．NO．2 2O0o年 6月 PRoGRESS IN PHYSICS June，2000 ：~Itm号 ：1000-0542(2000)02·0168·14 lrtji· ～ 光折变＼，聚／合物材料的研究进展 古：． f。 袁保红 孙秀冬 姜永远 李焱 候春风 周忠祥 李淳飞 一 — — (哈尔滨滨 工工业业大大学学应应用用物物理理系系 哈哈尔尔滨滨 150001)) ’ ’ ／ 摘 要 ：本文综述了光折变聚合物材料的发展历史和现状。概括出了这种新型光折变材料 ～ 的发展思路 ．并汇总 了各种类型材料 的光折变特性参数 。 关键词 ： 光折变聚合物；液晶；进展 ’。 。。 。。’ ‘ 。 。 ‘。 。。～ 中图分类号： 0437；063 文献标识码 ：A 引言 光折变效应 (photorefractloneffect)被定义为由于光学非线性材料受到光辐射 ，引起 内部电荷重新分布 ，形成 内部空间电荷场 (Esc)，并通过 电光效应引起材料 的折射率 的改 变[“。这种效应最初是由贝尔实验室的Ashkin_2J等人于六十年代在研究倍频晶体时发 现的。人们对其本质 的认识过程 ，从开始 的”光损伤”概念到光致折射率改变效应 (简称光 折变效应)，经历了近三十年的研究。这一效应先后在 LiNt~ 、3aTiCh、Bi128iO2o(B90)、 SrxBal—xNbCh(SBN)、(Ko5No5)0．2(Sro61Bao )0．9Nb206(KNs巳_N)等铁电和非铁电氧化 物中发现 ．在一些半导体材料 、量子阱材料、电光 陶瓷材料中也发现 了光折变效应 口 J。 随着对光折变机制理论研究的深人和新材料不断发现 ，人们先后用它进行 了高密度数据 存储、实时全 息术 、干涉测量、光放大、相位共轭、光学 图象处理等多方 面 的应用研 究 3【~ 。无可置疑．光折变效应具有巨大的应用前景。 但是直到九十年代初 ，光折变材料主要集 中在无机晶体材料上。这使得人们对光折 变效应及其应用的研究受到很大的限制。这是因为无机晶体材料制备复杂、周期长、价格 昂贵，并且掺杂晶体的均匀性很难保证 ．以致于同一块材料的各种参数随晶体位置变化而 有所不同。此外 ，由于光折变效应涉及到了电光效应 ，所以光折变无机 晶体材料必须具有 电光效应 。这就使得我们只能在 21种具有无对称中心结构的晶体中选择 。 通常只需如下 8个材料参数就可完全描述光折变效应”J： e：低频相对介电常数、n0：材料的平均折射率、 ：有效电光系数 、s：光载流子激发 收稿 日期 ：2000-01—20 修收 日期 ：2000-02-28 基盘项 目；国家 自然科学基盘资助项 目 2期 裒保红等 ：光折变聚合物材料 的研究进展 常数、^rD：施主杂质浓度、^ ：受主杂质浓度 、 ：载流子迁移率 、 ：载流子复合系数 ，前 三个参数是光折变晶体 的本征参数 ，取决于材料本身的结构 。由这三个参数可以定义光折 变材料的品质因数：Q= 8y ／e，，这一参数衡量了材料的光学非线性与材料的极化对 空间电荷的屏蔽能力的比值。通常在无机晶体中，不同材料的Q值没有很大的变化。这是 由于无机晶体的光学非线性主要来源于离子极化能力，而相对介 电常数也反映了离子的 极化能力。也就