论文摘要
开发基于非线性光学（NLO）原理的功能材料是激光防护领域极具挑战性的发展方向和研究热点。酞菁及金属纳米颗粒均有独特的NLO（含光限幅）性能,在综述NLO（含光限幅）机理和NLO功能材料研究现状的基础上,提出简化合成步骤,将多种机理的NLO功能材料加以复合并加工成固体器件更有利于制备实用的激光防护材料。第二章以一种简单方便的方法一步合成出首个基于酞菁的可溶性铜铟镓硒（硫）CIGS复合物[Cu2（tBu4PcGa）（tBu4PcIn）S2TPP2] （PCIGS）,根据EXAFS实验测试结果拟合出化合物的分子结构。采用传统旋转涂膜法制备成高光学质量的PMMA固体薄膜,通过研究它们在甲苯溶液以及固体薄膜的线性及NLO（含光限幅）性质发现,PCIGS有典型的反饱和吸收特性,在相同实验条件下,固态比溶液中的线性吸收系数高出150倍以上,酞菁/PMMA固体薄膜的光限幅性能明显优于相应酞菁在溶液中的光限幅性能。第三章将在溶液中表现出优良NLO性能的金属镓酞菁单体及其氧桥联二聚体嵌入到非光学活性的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中,用传统旋转涂膜法制备得到高光学质量固体薄膜多次激光照射后没有观察到固体薄膜有疲劳或降解现象发生,可作为光限幅器使用。通过研究它们的光物理性能,发现其NLO（含光限幅）性质远远优于材料在溶液中的NLO性质。酞菁/PMMA固体薄膜材料对于光限幅性能的提高可以通过改变酞菁分子和高分子主体来实现。第四章亦采用一种新型简便的合成方法制备八取代液晶铜酞菁。固态样品在每脉冲最低能量的激光照射下呈现不可逆转的热损伤迹象。其激发态与基态吸收截面比值（κ=σex/σ0）和线性光学吸收系数在无水甲苯溶液中测得,分别为2.4±0.5和1.4 cm-1。532 nm波长下测得非线性实验结果表明（β1）和（Im{x（3）}）的数值随着入射光强度增大而降低,说明饱和效应来自于更高层的三重态激发。将酞菁与碳纳米管材料相结合制备出宽波段的光限幅材料是NLO材料的发展趋势,从这一点出发,第五章主要内容是从酞菁的侧基和轴向上分别对碳纳：米管进行修饰。侧基不对称取代的无金属氨基酞菁与多壁碳纳米管以酰胺键共价结合得到PcH2-MWNTs,叔丁基侧基取代钛酞菁轴向上的醛基与单臂碳纳米管表面进行偶极加成得到PcTi-SWNTs。用多种物理和光谱技术手段证明酞菁是以共价形式修饰在碳纳米管表面。这些材料在高强度激光照射下,表现出显著的散射特性,这来源于化合物中碳纳米管的部分。Z-扫描实验证明酞菁与碳纳米管组合在一起,可以有效扩展其在可见到红外区域的光限幅响应波长。第六章对还原石墨烯进行修饰,制备出十六氟取代钛氧酞菁轴向共价修饰还原石墨烯F16PcTi-RGO。用紫外-可见吸收光谱、稳态荧光光谱、拉曼光谱、红外光谱、热重分析等方法对其进行表征。另一方面运用一种新型的复合材料制备方法,将用液相化学还原法制备银纳米颗粒和胶体化学法修饰CdS的表面通过正负电荷作用结合在一起形成双组分的金属纳米颗粒,借助静电作用附着于还原石墨烯表面。对复合材料的表面形貌,线性以及非线性光学性质研究表明,金属纳米颗粒的引入,并没有破坏RGO的结构。对于纳秒激光脉冲,此三组分金属纳米颗粒复合石墨烯的新型材料具有优异的光限幅性能,适用于宽波段激光防护。