[發(fā)明專利]二氧化鈦陣列膜作為二階非線性光學(xué)材料的應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410311968.6
• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN104090448A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶海征;田甜;楊紅波;韓學(xué)才;趙修建
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: G02F1/355
• 分類號: G02F1/355;G02F1/37
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;張秋燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二氧化鈦陣列膜作為二階非線性光學(xué)材料的應(yīng)用，屬于非線性光學(xué)材料領(lǐng)域，也屬于無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域和材料科學(xué)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

作為光學(xué)領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)材料，非線性光學(xué)材料在光功能器件設(shè)計(jì)和研發(fā)過程中占有重要的地位。自從1961年Franken等人首次發(fā)現(xiàn)倍頻效應(yīng)以來，經(jīng)多年理論和應(yīng)用的發(fā)展，非線性光學(xué)逐步成為光學(xué)領(lǐng)域的一個重要分支，理論不斷完善，而且在頻率變換、光調(diào)制等光功能器件方面獲得了廣泛的應(yīng)用。

考慮到在光通訊、光存儲和激光遙感等領(lǐng)域的重要作用，二階非線性光學(xué)材料的研發(fā)是國內(nèi)外的研發(fā)熱點(diǎn)。現(xiàn)有的商品化二階非線性光學(xué)晶體材料，具有顯著的宏觀二次諧波發(fā)生性能，但培養(yǎng)大單晶復(fù)雜的制備工藝導(dǎo)致二階非線性光學(xué)晶體材料的制備成本相對較高，相位匹配的精確嚴(yán)格要求使應(yīng)用過程中需進(jìn)行復(fù)雜的光路設(shè)計(jì)。因此，研制制備成本低和相位匹配易于實(shí)現(xiàn)的二階非線性光學(xué)材料，對非線性光功能器件的研制和開發(fā)具有積極的推動作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供二氧化鈦陣列膜作為二階非線性光學(xué)材料的應(yīng)用，所述二氧化鈦陣列膜具有較大的二次諧波發(fā)生性能，相位匹配易于實(shí)現(xiàn)，而且穩(wěn)定性好。

本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為：

二氧化鈦陣列膜作為二階非線性光學(xué)材料的應(yīng)用。

按上述方案，所述二氧化鈦陣列膜的厚度為1-20μm。

按上述方案，所述二氧化鈦陣列膜是定向排列的二氧化鈦納米棒或納米管組成。

按上述方案，所述定向排列二氧化鈦納米棒厚度優(yōu)選為4～20μm，所述納米棒直徑優(yōu)選40-200nm，二氧化鈦晶型優(yōu)選為金紅石相。

按上述方案，所述定向排列二氧化鈦納米管厚度優(yōu)選為4～20μm，所述納米管外徑優(yōu)選50-150nm，管壁厚度優(yōu)選10-30nm，二氧化鈦晶型優(yōu)選銳鈦礦相。

按上述方案，所述二氧化鈦陣列膜具有較強(qiáng)的二次諧波發(fā)生性能。

按上述方案，所述二氧化鈦陣列膜作為二階非線性光學(xué)材料，透過窗口為0.43～10.5μm波段范圍。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、二氧化鈦陣列膜早已有文獻(xiàn)報(bào)道，但從未有文獻(xiàn)報(bào)道二氧化鈦陣列膜的二階非線性光學(xué)性能。本發(fā)明首次發(fā)現(xiàn)二氧化鈦陣列膜可以作為二階非線性光學(xué)材料來應(yīng)用，具有較強(qiáng)的二次諧波發(fā)生性能，透過窗口為0.43～10.5μm波段范圍，而且相位匹配易于實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用過程中無需復(fù)雜的光路設(shè)計(jì)。

2、本發(fā)明所采用的二氧化鈦陣列膜可采用陽極氧化法、水熱合成法等簡單的化學(xué)合成方法制備，制備工藝簡單，原料便宜，制備成本低，而且二氧化鈦陣列膜的物化穩(wěn)定性好，綜合性能優(yōu)良。

附圖說明

圖1是光學(xué)二次諧波發(fā)生性能測試的設(shè)備框圖。

其中1.激光器；2.可見截止紅外透過濾光片；3.三棱鏡；4.三棱鏡；5.凹透鏡；6.凸透鏡；7.可見截止紅外透過濾光片；8.樣品臺；9.樣品；10.步進(jìn)電機(jī)；11.可見透過紅外截止濾光片；12.光電倍增管；13.示波器；14.積分卡；15.計(jì)算機(jī)。

圖2是實(shí)施例1中二氧化鈦納米棒陣列的場發(fā)射掃描電鏡斷面圖。

圖3是厚度為1mmY切石英晶體的二階非線性光學(xué)性能圖譜。

圖4是實(shí)施例1中二氧化鈦納米棒陣列膜的二階非線性光學(xué)性能圖譜。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。

實(shí)施例1

二氧化鈦陣列膜作為二階非線性光學(xué)材料的應(yīng)用，所述二氧化鈦陣列膜是由定向排列的二氧化鈦納米棒組成。所述定向排列二氧化鈦納米棒厚度為20微米，所述納米棒直徑為180～200nm，二氧化鈦晶型為金紅石相。

二氧化鈦納米棒陣列制備方法參考文獻(xiàn)【Zeng?T,Tao?HZ,Sui?XT,Zhou?XD,Zhao?XJ,Growth?of?free-standing?TiO₂nanorod?arrays?and?its?application?in?CdS?quantum?dots-sensitized?solar?cells,Chemical?Physics?Letters2011,508(1-3)130-133】，采用水熱合成方法，具體步驟如下：