随着信息时代的到来,高速光通讯,光信息处理以及光学存贮等领域已取得了飞速发展,非线性光学材料在上述领域的应用前景也得到越来越多的重视。无机—有机杂化非线性光学材料突破了传统无机、有机材料的界限,将有机非线性分子与无机基质在分子水平上融为一体,不仅兼有无机、有机材料两者的性能优势,并能够实现功能复合和协同优化,被认为是最有可能率先获得实际应用的新型非线性光学材料之一,已成为非线性光学与材料科学领域的一大研究热点。 本文简要介绍了非线性光学的基本原理与应用及生色团的分子设计理论,着重评述了无机—有机杂化非线性光学材料的种类、制备技术及其最新进展。在此基础上,针对不同器件的实用要求,设计、合成了一系列新型有机生色团分子及其功能化硅氧烷染料,并成功研制了多种性能优异的无机—有机杂化非线性光学材料;研究探索了生色团分子以及杂化非线性光学材料的设计思想、合成方法及其与宏观非线性光学性能的关联与控制;研究阐明了杂化材料中基质组成、结构与非线性性能的协同作用和调控规律;研究揭示了极化条件对杂化材料非线性光学性能的影响规律及其机理。 在生色团分子对硝基偶氮苯酚的基础上,设计合成了一系列具有良好透明性的生色团分子及其功能化硅氧烷染料,并用其研制出多种无机—有机杂化非线性光学薄膜。对薄膜制备中涉及的重氮—偶合反应、氨基甲酸酯反应以及溶胶—凝胶反应的关键制备工艺及其控制方法进行了深入研究与探讨,为提高材料的综合品质提供了依据。所有合成产物的化学结构都经过核磁共振、红外光谱和元素分析等得到了确证。紫外—可见光谱与溶剂变色法的计算结果表明在对硝基偶氮苯酚分子的共轭体系中引入电子给、受体并对其取代位置进行优化组合可以有效调节分子的线性与非线性光学性质,并能够在保持光学透明性与增大非线性光学性质两者之间获得较好平衡。使用红外光谱、扫描电镜、原子力显微镜、热重分析以及原位二次谐波研究分析了杂化薄膜的结构及其性能,结果表明,杂化薄膜有