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一种低玻璃转化温度的光折变聚合物体系

作　者: 骆琳
导　师: 贾友见
学　校: 昆明理工大学
专　业: 光学
关键词: 玻璃转化温度光电导性光折变效应折射率调制相差
分类号: TN204
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

有机材料是光电材料的一个重要分支,由于其在众多领域的适用性,人们对有机材料进行了深入的研究。这一研究领域的核心任务是不断研制新型材料,以获得更好的特性,比如高效率、高敏度、高速度、长寿命和低价格等。在这一领域中,非线性光学材料非常具有发展前景。利用非线性光学材料,可以对光信号进行控制。在适当条件下,信号的某些参数,比如频率、相位和传输方向等都可以被改变。光折变材料是一种非常重要的非线性光学材料,它在光电和光学器件的制作方面是最具发展前景的材料之一。光折变材料是一种特殊的光电导体,它在非均匀光照下可以在材料内部产生空间电场,借助材料的非线性光学特性或者自发／场致双折射,空间电场反过来调制材料的折射率。光折变效应有很多相关的应用,比如数据存储、全息以及图像处理等。光折变材料分为无机晶体和有机材料两大类。相比无机晶体,有机材料具有价格低、生产时间短、质量轻且易于处理等特点,因而正在逐步取代无机晶体。在有机材料中,光折变聚合物的优点更为突出。这项研究的目的是配制一种具有低玻璃转化温度(Tg)的光折变聚合物体系。我们选用了玻璃转化温度为200℃的聚乙烯基咔唑(PVK)为基体,并利用增塑剂9-乙基咔唑(ECZ)来降低聚合物的玻璃转化温度,之后利用差示扫描量热仪测量出样品的玻璃转化温度为20℃,从而成功降低了聚合物体系的玻璃转化温度。然后在聚合物中掺入无机纳米晶体氧化钆(Gd2O3),利用其在电场下的取向来驱动周围聚合物分子的取向,从而增强其光折变性能。配置好聚合物体系之后,经测定,该聚合物体系具有良好的光电导性。其光折变特性也通过双光束耦合实验和光栅移动法得到了验证。当双光束耦合实验中的电场方向发生翻转时,两光束间能量转移的方向也将发生翻转。在632.8纳米的激光照射下,其光折变响应时间超过1000秒,通过选用吸收系数更高的533纳米激光波长,该材料的光折变响应速度得到很大提高,其响应时间降到了8秒左右。最后,通过瞬时椭圆偏光法,我们判定取向增强效应是该聚合物体系中折射率调制的唯一机理。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-12
  1.1 论文的研究背景及目的  8-11
    1.1.1 光折变材料的研究意义  8-9
    1.1.2 光折变材料的概况  9-11
  1.2 光折变材料的研究现状  11
  1.3 本文的研究内容  11-12
第二章光折变效应  12-23
  2.1 简介  12
  2.2 光折变效应理论基础  12-16
  2.3 光折变聚合物的特性  16-21
    2.3.1 空间电荷的产生  16
    2.3.2 电荷的迁移  16-17
    2.3.3 空间电场的形成  17-19
    2.3.4 折射率调制  19-21
  2.4 光折变材料的应用  21-23
第三章光折变聚合物  23-32
  3.1 简介  23
  3.2 光折变聚合物的重要组分  23-28
    3.2.1 光敏剂  23-25
    3.2.2 电荷传输体  25-26
    3.2.3 生色团  26-27
    3.2.4 增塑剂  27-28
  3.3 宾主型聚合物  28-29
  3.4 全功能型光折变聚合物  29-30
  3.5 低、高玻璃转化温度(Tg)的光折变聚合物  30-32
    3.5.1 低玻璃转化温度的光折变聚合物  31
    3.5.2 高玻璃转化温度的光折变聚合物  31-32
第四章实验方法  32-52
  4.1 样品制备  32-33
  4.2 光吸收系数的测量  33
  4.3 光电导性  33-35
  4.4 电荷迁移率的测量  35-38
  4.5 双光束耦合实验  38-44
  4.6 四波混频实验  44-46
  4.7 稳态椭圆偏光法  46-48
  4.8 瞬态椭圆偏光法  48-49
  4.9 光栅移动法测量相差  49-52
第五章样品的制备  52-55
  5.1 材料的选择  52-53
    5.1.1 光电导性聚合物  52
    5.1.2 光敏剂  52-53
    5.1.3 取向基团  53
    5.1.4 增塑剂  53
  5.2 材料的制备  53-54
  5.3 样品的制备  54-55
第六章样品的检测  55-65
  6.1 吸收系数测定  55-56
  6.2 光电导性的测定  56-57
  6.3 双光束耦合实验  57-58
  6.4 能量转移方向的翻转  58-59
  6.5 相位差的测定  59-62
  6.6 光折变响应速度的提高  62-63
  6.7 折射率调制机理  63-65
第七章结论与展望  65-67
  7.1 增塑剂的作用  65
  7.2 样品的光折变特性  65
  7.3 样品光折变响应速度的提高  65
  7.4 研究展望  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-78
附录  78

一种低玻璃转化温度的光折变聚合物体系

内容摘要

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