[00033250]飞秒激光诱导无机-有机复合材料的微结构及新型光功能

① 飞秒激光制备无机－有机杂化微光栅。利用飞秒激光的线性干涉场，尝试在有机激光染料掺杂的无机凝胶玻璃中印加微光栅，并成功地用飞秒激光写入了直径为400m、深度可达450m的立体微光栅。用He-Ne激光器的632.8nm激光测试了所制备的微光栅的一级Bragg衍射效率，经估算其衍射效率>35%。利用800nm飞秒激光四光束干涉，基于多光子诱导非共振吸收效应，在染料掺杂杂化材料中写出了二维周期性结构。周期性结构产生的机制是多光子诱导光分解引起的光诱导折射率调制，该调制结构可望在具有特异性能的分布反馈激光器等领域具有重要应用。 ② 飞秒激光诱导非共振全光极化和光致双折射。使用非共振全光极化的方法在偶氮染料分散红1（DR1，1.31 wt. %, 1 mm）掺杂的块状乙烯基改性SiO2凝胶玻璃基质中实现了二阶非线性。两束写入光均为150fs、1kHz的线性偏振光，波长分别为1500nm和750nm。因1500nm波长的三光子吸收波长和750nm波长的双光子吸收波长正好处在偶氮染料的吸收范围内，可合理认为全光极化由两束写入光的三光子和双光子吸收的量子相干作用产生。凝胶玻璃的最大二阶非线性系数 达到了 pm/V（与石英晶体在1064 nm处的 比较得到， 为0.5 pm/V）。基于光诱导双折射，我们演示了该材料在光存贮中的应用，成功地将尺寸大约为1×1mm的“H”图像存贮到了材料中。几个星期以后，在材料中存贮的图像还可以检测到。 ③飞秒激光诱导三介非线性光学效应研究。利用酞菁铅（PbPc）高的三阶飞线性光学效应，在PbPc掺杂的无机/有机杂化材料中获得了响应时间短至263fs的超快光克尔效应（Optical Kerr Effect，OKE）。在PbPc掺杂的杂化材料中，因飞秒激光诱导形成了瞬时光栅（LITG），超快响应的Kerr信号是由LITG对泵浦光的自衍射而产生，而不同于传统诱导双折射产生OKE的机制。该杂化光子材料克服了纯有机材料稳定性差、无机晶体材料成膜性差的缺陷，与硅基光电集成具有很好的兼容性，偶合损耗小，为制备高效、超快响应光开关提供了关键的材料与制备工艺储备，在光子集成、光电集成等领域具有非常重要的应用前景。 已在Adv. Mater.、J. Phys. Chem. B、、Appl. Phys. Lett.等本领域重要学术刊物发表SCI收录论文60余篇，论文被SCI他引200余篇次。