非线性光学晶体2-[(e)-2-(3-甲氧苯基-4-羟基)乙烯基]-1-甲基喹啉4-氯苯磺酸盐的制作方法
【专利摘要】本发明涉及非线性光学晶体2-[(E)-2-(3-甲氧苯基-4-羟基)乙烯基]-1-甲基喹啉4-氯苯磺酸盐的制备、同质异晶及其作为倍频材料和非线性吸收材料的应用，属于功能材料领域；其分子式为C25H22NO5SCl，单斜晶系，具有两种不同的构型：晶型I结晶在P21/n中心对称空间群，晶型II属于Pc非中心对称空间群；材料具有良好的三阶非线性光学性能，表现为明显的饱和吸收效应；构型II晶体的倍频强度约为0.6倍DAST晶体(DAST为4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶4-甲基苯磺酸盐)，作为光学倍频器件的候选材料具有潜在实施价值。
【专利说明】非线性光学晶体2-[(E)-2-(3-甲氧苯基-4-羟基）乙烯 基]-1-甲基喹啉4-氯苯磺酸盐
【技术领域】
[0001] 本发明属于功能材料领域，具体涉及非线性光学晶体2-[(E)-2-(3-甲氧苯 基-4-羟基）乙烯基]-1-甲基喹啉4-氯苯磺酸盐的制备、同质异晶结构，以及其作为潜在 的非线性光学吸收材料和倍频材料的应用。
【背景技术】
[0002] 随着光纤通信技术的快速发展，人们对超大容量信息的采集、处理、传输和存贮等 提出了更为苛刻的要求。传统的光纤通信系统中主要采用电子开关元件对信号进行光电转 换，此类装置容易产生时钟偏移、严重串话、高损耗、响应慢等缺点，已成为进一步提高信息 运载能力的"瓶颈"。为此，人们提出构建全光信息网络，以达到实现更大信息传输量、更高 传输速率和更快响应速度的目标。其中，利用材料的非线性光学效应而制备的全光开关元 件，在信息转换过程中无需进行光-电-光的转换过程，可以根据外加的激励源有选择性传 输光信号，从而实现高效率的光交换和光传输路径变换。因此，探索新颖的、可应用于全光 开关的三阶非线性光学材料是当前人们关注的研究热点之一。
[0003] 全光开关大致可以分为Mach-Zehnder型、平面反射型、光克尔型以及频移型等， 其工作原理主要基于材料的非线性光学响应。例如，平面反射型全光开关利用材料的可饱 和吸收特性进行工作，其工作原理比较简单，所需要的控制光强度较低，响应时间在皮秒量 级。对于此类全光开关材料有如下的基本要求：非线性吸收效应强；响应时间快；工作窗口 波段宽；与光线耦合效率高和易于器件集成等。无机半导体是人们研究比较多的一类材料， 但是由于其非线性响应主要起源自材料的晶格畸变和共振吸收，响应速度不是很快，很难 满足现代光通信技术的发展要求。此外，无机材料存在着制备工艺繁琐、可选择种类少等缺 点，尤其材料内存在的共振吸收导致抽运光束的损失以及材料温度的增加，这对集成光电 子器件产生较大的影响，进而限制了实际的应用范围。
[0004] 与无机材料相比，有机三阶非线性材料具备独特的自身优势，如非线性光学系数 较大、透光范围宽和响应速度快，以及易于进行分子裁剪、结构修饰和集成性能高等。近年 来，有机材料的三阶非线性光学性能逐渐受到人们的重视，一些性能优异的材料逐渐被开 发出来，如偶氮化合物、希夫碱系化合物、酞菁卟啉类化合物、有机硫酮、二茂铁衍生聚合物 等具有较大η电子共轭体系的材料，以及富勒烯、高分子聚合物和原子簇化合物等。
[0005] 有机三阶非线性光学材料的非线性响应主要起源于离域π -电子受到强光场的 作用所形成的极化重排，具有分子内电荷迁移系统的η电子共轭结构是该类材料的重要 结构特征。在强光作用下，分子的几何弛豫起源于激发态η电子密度的瞬间变化即波函数 的较大修正，整个分子激发态η电子的变化是引起非线性光学极化的关键。有机染料分子 通常具有较大的η电子共轭体系，电子离域作用和电子的非简谐效应显著，光致激发容易 使分子内的跃迁偶极矩增大从而呈现出较明显的三阶非线性光学效应。因此，运用有机发 色体的结构模型，可以设计出具有较强光电耦合特征的三阶非线性光学材料。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于公开一种非线性光学晶体2-[(E)-2_(3-甲氧苯基-4-羟基） 乙烯基]-1-甲基喹啉4-氯苯磺酸盐，以及作为非线性光学吸收材料和倍频材料的潜在应 用。
[0007] 本发明所提供的有机非线性光学晶体为2-[(E)-2_(3-甲氧苯基-4-羟基）乙烯 基]-1-甲基喹啉4-氯苯磺酸盐，其分子结构示意如下：
[0008]
【权利要求】
1. 非线性光学晶体2-[(E)-2-(3-甲氧苯基-4-羟基）乙烯基]-1-甲基喹啉4-氯苯 磺酸盐，其特征在于：分子式为C25H22ClNO5S，单斜晶系，具有两种不同的晶体构型：晶型I结 晶在P2A空间群，参数为β = 6.8957(3)Α，? = 21.8047(7)Α，c=14,8039(5)A，β =103. 351 (4)。，F= 2165.73(13) A3;晶型 π 属于Pc 空间群，参数为= 7.8386(1) Α， ? = 6·7731(1)Α，c = 21.7096(3)Α，β = 108.476(1)。，/7= 1093.19A3。
2. 如权利要求1所述晶型II的晶体作为二次倍频材料的用途，其特征在于：将该晶体 用于非线性光学器件，该光学器件包括将至少一束激光通过至少一块非线性光学晶体，产 生至少一束不同于入射光倍频输出光的装置。
3. 如权利要求1所述晶型I或晶型II的晶体作为三阶非线性光学材料的用途，其特征 在于：激光Z-扫描方法作用下表现为明显的非线性饱和吸收。
4. 如权利要求1所述晶型I或晶型II的晶体作为三阶非线性饱和吸收材料的用途，其 特征在于：将该晶体作为非线性饱和吸收的薄膜器件。
5. 如权利要求1所述晶型II的晶体作为太赫兹辐射源材料的用途，其特征在于：利用 差频或光整流的方法，将该晶体用于产生太赫兹波的辐射器件。
【文档编号】G02F1/355GK104389022SQ201410589302
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】罗军华, 孙志华, 陈天亮 申请人:中国科学院福建物质结构研究所