CN113031364B - Y6在光限幅中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于非线性材料的技术领域，具体提供Y6在光限幅中的应用。所述Y6薄膜，附着在透明基片上制得光限幅器件，具体包括如下步骤：将Y6溶解于氯仿之中得到混合溶液，将混合溶液搅拌，将混合溶液在高纯氮气环境中滴在洗净石英片上，旋涂成膜，然后干燥。Y6为适用于防护强激光的光限幅材料。
Description
技术领域
本发明属于非线性材料的技术领域，具体提供Y6在光限幅中的应用。
背景技术
这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。
自上世纪60年代激光问世以来，已经在科研、工业、医疗、军事等方面得到了广泛的应用。我们在利用激光服务自身的同时，由于激光的单色性和高功率等特殊性质，也给我们的眼睛以及昂贵的科研和医疗设备带来了潜在的威胁，如果不能合理的利用激光，将会带来致命的伤害。另外，在近代战争中，主要用于攻击人眼的致盲武器引起了人们的重视，随着激光武器的快速发展，自动化程度的不断提高，人们面临越来越严重的威胁。因此，寻找具有高性能的光限幅材料显得尤为重要。
具有良好光限幅性能的材料，当高功率的激光通过时，能够降低通过率，减弱激光强度，而激光功率较低时，则具有较高的通过率，以便于仪器的测量或者人眼观察。上世纪90年代以前，人们对于光限幅材料的研究主要集中于以硅为主体的第一代半导体材料，随着光限幅材料的日益丰富和相关理论的快速发展，含有大π共轭体系的有机物引起了科研人员的重视。相比于一些热门的钙钛矿材料，如：碘化铅甲基氨，双光子吸收系数为0.29cm/GW，二维材料(PEA)2PbI4的双光子吸收系数为0.21cm/GW，化合物半导体，如CdS、CdSe、ZnSe、ZnTe等材料的双光子吸收系数为3cm/GW～10cm/GW，但发明人发现，有机材料Y6具有更大的非线性吸收系数，比这些材料的吸收系数大2-3个数量级，而且适合强激光。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于防护强激光的光限幅材料。该材料具有大的非线性吸收系数，响应速度快，易加工，成本低等优点，是光限幅材料的良好选择。
本公开一个或一些实施方式中，提供Y6薄膜在光限幅中的应用。
本公开一个或一些实施方式中，提供采用Y6制备得到的光限幅材料在Z-scan光路中的应用。
本公开一个或一些实施方式中，提供一种强激光防护薄膜，包括Y6和氯仿。
本公开一个或一些实施方式中，提供一种Y6薄膜的制备方法，包括如下步骤：将Y6溶解于氯仿之中得到混合溶液，将混合溶液搅拌，旋涂在基片上成膜，然后干燥，即得。
本公开一个或一些实施方式中，提供上述Y6薄膜或上述Y6薄膜的制备方法制得的产品在Z-scan光路中的测试。
本公开一个或一些实施方式中，提供一种光限幅器件，包括上述Y6薄膜或上述Y6薄膜的制备方法制得的产品。
本公开一个或一些实施方式中，提供一种光限幅器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将上述Y6薄膜或上述Y6薄膜的制备方法制得的产品附着在基片上。
本公开一个或一些实施方式中，提供上述光限幅器件或上述光限幅器件的制备方法制得的产品在减弱超快超强激光中的应用。
上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：
(1)本发明采用Y6薄膜制备得到的Y6光限幅器件，适用于800nm的长波长，具有大的非线性吸收系数，快的响应速度，可以承受473GW/cm2的强脉冲激光。该类光限幅器件非线性吸收系数大，响应速度快，适合大规模的生产集成。
(2)Y6材料成本低廉，大大降低制备光限幅器件的成本。
(3)Y6薄膜制备简单，成本低廉，体积小，适合大批量开发和推广使用。
附图说明
构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是现有技术中有机材料Y6的分子结构图。
图2是实施例2利用飞秒激光脉冲测量的Y6薄膜的双光子吸收响应曲线图。
图3是实施例2不同激光功率下，Y6的双光子吸收系数对应曲线图。
具体实施方式
下面将对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本公开的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本公开的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
本公开一个或一些实施方式中，提供Y6在光限幅中的应用。
本公开一个或一些实施方式中，提供采用Y6制备得到的光限幅材料在Z-scan光路中的测试。本发明利用Z-scan技术测量Y6双光子吸收的变化曲线，利用origin软件拟合得到具体的双光子吸收系数。
本公开一个或一些实施方式中，提供一种强激光防护薄膜，包括Y6和氯仿。
本公开一个或一些实施方式中，提供一种Y6薄膜的制备方法，包括如下步骤：将Y6溶解于氯仿之中得到混合溶液，将混合溶液搅拌，旋涂在基片上成膜，然后干燥，即得；
优选的，混合溶液中Y6浓度为9-10mg/ml，优选为9.12mg/ml；
优选的，混合溶液在30-50℃的温度下连续搅拌8-14小时，进一步优选为在40℃的温度下连续搅拌12小时；
优选的，干燥温度为20-30℃，进一步优选为25℃。
本公开一个或一些实施方式中，提供上述Y6薄膜或上述Y6薄膜的制备方法制得的产品在Z-scan光路中的应用。
本公开一个或一些实施方式中，提供一种光限幅器件，包括上述Y6薄膜或上述Y6薄膜的制备方法制得的产品。
本公开一个或一些实施方式中，提供一种光限幅器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将上述Y6薄膜或上述Y6薄膜的制备方法制得的产品附着在基片上；
优选的，所述基片为石英片，
进一步优选为800nm的激光透明的基片。
优选的，包括如下步骤：
将Y6溶解于氯仿之中得到混合溶液，将混合溶液搅拌，将混合溶液在高纯氮气中滴在洗净石英片玻璃上，旋涂成膜，然后干燥；
优选的，混合溶液中Y6浓度为9-10mg/ml，优选为9.12mg/ml；
优选的，混合溶液在30-50℃的温度下连续搅拌8-14小时，进一步优选为在40℃的温度下连续搅拌12小时；
优选的，混合溶液滴加、旋涂步骤均在手套箱中进行。
优选的，旋涂2000-3000rpm，进一步优选为2500rpm；
优选的，干燥温度为20-30℃，进一步优选为25℃；
优选的，所述Y6薄膜的厚度为100nm-200nm。本发明中的Y6薄膜厚度为影响光限幅材料性能的重要因素，所述Y6薄膜的厚度可根据要求适当调节。经过大量实验验证与分析，优选的，所述Y6薄膜的厚度为100nm-200nm。
本公开一个或一些实施方式中，提供上述光限幅器件或上述光限幅器件的制备方法制得的产品在减弱超快超强激光中的应用。所述超强即超高的功率和功率密度(指单位面积上的功率)，目前一个激光系统甚至可产生高达1015瓦的峰值功率，而全世界电网的平均功率只不过1012瓦数量级；所述超快即极短的时间尺度，目前激光脉冲最短不过几个飞秒(10-15秒)，光在1飞秒内仅仅传播0.3微米。
优选的，激光波长为800nm；功率范围为51.4GW/cm2～473GW/cm2，
优选的，减弱超快超强激光为飞秒激光；
进一步优选的，飞秒激光的脉冲宽度35飞秒，重复频率1000赫兹。
实施例1光限幅器件的制备
本实施例提供一种光限幅器件的制备方法，包括如下步骤：
将Y6溶解于氯仿之中，配备的Y6浓度为9.12mg/ml左右。将该混合溶液在40℃温度下连续搅拌12小时，将洗净石英片玻璃转移到高纯氮气填充的手套箱中，将浓度为9.12mg/ml的Y6溶液滴在基片上，转速2500rpm旋涂成膜，然后在室温下干燥即可。
实施例2光限幅器件性能测试
1.双光子吸收系数的测量
图1为Y6分子的结构图。利用Z-scan技术测量Y6薄膜的双光子吸收系数。所用激光器为光谱物理公司生产的spitfire PRO，激光器直接输出的激光为800nm的线偏振光。透过样品的激光信号输入硅探测器后进入相连的锁相放大器，最终由电脑直接读取。利用origin软件对实验数据进行处理，如图2所示，黑色实线是理论函数拟合得到，所有的实验均在室温下进行。
Z-scan技术是测量材料非线性吸收系数的重要方法之一，原理是由激光器产生的光强为I0的激光束，经过汇聚透镜聚焦到可以前后移动的样品上，透过样品的光进入硅探测器，探测器连接锁相放大器并产生放大信号。测量过程中，被测Y6薄膜从会聚透镜的焦点前(-Z)开始沿光轴方向向焦点(0)移动，并越过焦点(+Z)。由于材料的非线性光学性质将会引起透过率的变化，所以可以测得归一化的透过率随着Z轴变化的曲线，通过数据分析，便可研究样品的非线性光学性质。图2是利用飞秒激光脉冲测量的Y6薄膜的双光子吸收响应曲线，即Y6薄膜随着Z轴变化的曲线，横坐标表示样品的位置，纵坐标表示归一化的透射率。激发波长为800nm，激光功率密度为51.4GW/cm2～473GW/cm2，图中粗线为实验直接测量数据，细实线是利用双光子吸收函数拟合得到的理论曲线，该曲线反映了Y6薄膜由飞秒激光脉冲激发后的透射率响应，根据拟合数据可以得到Y6薄膜双光子吸收系数。图3是不同激光功率密度下，Y6的双光子吸收系数。因此研究结果表明Y6薄膜具有大的非线性吸收系数，是制备光限幅器件的优良材料。
2.Y6的双光子吸收系数随激光功率的变化
图3不同激光功率密度下，Y6的双光子吸收系数，激光功率密度为51.4GW/cm2～473GW/cm2，激光波长为800nm，横坐标表示激光功率密度，纵坐标表示Y6的双光子吸收系数。测量发现双光子吸收系数随着功率密度的增加而减小并趋于稳定。
以上所揭露的仅为本公开的优选实施例而已，当然不能以此来限定本公开之权利范围，因此依本公开申请专利范围所作的等同变化，仍属本公开所涵盖的范围。
Claims (25)
1.一种Y6薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将Y6溶解于氯仿之中得到混合溶液，将混合溶液搅拌，旋涂在基片上成膜，然后干燥，即得。
2.如权利要求1所述的Y6薄膜的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中Y6浓度为9-10mg/ml。
3.如权利要求2所述的Y6薄膜的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中Y6浓度为9.12mg/ml。
4.如权利要求1所述的Y6薄膜的制备方法，其特征在于，所述混合溶液在30-50℃的温度下连续搅拌8-14小时。
5.如权利要求4所述的Y6薄膜的制备方法，其特征在于，所述混合溶液在40℃的温度下连续搅拌12小时。
6.如权利要求1所述的Y6薄膜的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为20-30℃。
7.如权利要求6所述的Y6薄膜的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为25℃。
8.一种光限幅器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将利用如权利要求1-7任意一项所述的Y6薄膜的制备方法制备所得的Y6薄膜附着在基片上。
9.如权利要求8所述的光限幅器件的制备方法，其特征在于，所述基片为石英片。
10.如权利要求9所述的光限幅器件的制备方法，其特征在于，所述基片为800nm的激光透明的基片。
11.如权利要求8所述的光限幅器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将Y6溶解于氯仿之中得到混合溶液，将混合溶液搅拌，将混合溶液在高纯氮气环境中滴在洗净石英片玻璃上，旋涂成膜，然后干燥。
12.如权利要求11所述的光限幅器件的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中Y6浓度为9-10mg/ml。
13.如权利要求12所述的光限幅器件的制备方法，其特征在于，所述混合浓度为9.12mg/ml。
14.如权利要求11所述的光限幅器件的制备方法，其特征在于，所述混合溶液在30-50℃的温度下连续搅拌8-14小时。
15.如权利要求14所述的光限幅器件的制备方法，其特征在于，所述混合溶液在40℃的温度下连续搅拌12小时。
16.如权利要求11所述的光限幅器件的制备方法，其特征在于，所述混合溶液滴加、旋涂步骤均在手套箱中进行。
17.如权利要求16所述的光限幅器件的制备方法，其特征在于，所述旋涂为2000-3000rpm。
18.如权利要求17所述的光限幅器件的制备方法，其特征在于，所述旋涂为2500rpm。
19.如权利要求11所述的光限幅器件的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为20-30℃。
20.如权利要求19所述的光限幅器件的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为25℃。
21.如权利要求11所述的光限幅器件的制备方法，其特征在于，所述Y6薄膜的厚度为100nm-200nm。
22.一种光限幅器件，其特征在于，采用如权利要求8-21任意一项所述的光限幅器件的制备方法进行制备。
23.一种光限幅器件在强激光防护领域的应用，其特征在于，所述光限幅器件采用如权利要求8-21任意一项所述的光限幅器件的制备方法进行制备。
24.如权利要求23所述的应用，其特征在于，激光波长为800nm；功率范围为51.4GW/cm2~473GW/cm2。
25.一种 Y6薄膜在光限幅中的应用，其特征在于，所述Y6薄膜采用用如权利要求1-7任意一项所述的Y6薄膜的制备方法制备。
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| CN113031364A (zh) | 2021-06-25 |
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