稀土硼酸盐非线性光学(NLO)材料由于其在激光技术领域的重要应用而备受关注, 这主要是因为三价稀土离子如Y3+、Sc3+、Lu3+等可以有效抑制d-d和f-f电子跃迁从而扩宽化合物的透过范围, 同时稀土原子与氧原子结合成畸变的多面体可增强材料的非线性光学效应。A7MIIRE2(B5O10)3系列(RE为稀土金属, A为碱金属、M为二价金属)化合物是稀土硼酸盐中一类重要的材料, 其A、M以及RE位点具备灵活的占据方式, 近年来得到了广泛关注。通过化学元素取代法, 研究者们对该类化合物的种类进行拓展, 目前已经合成出数十种属于该体系的化合物。这些化合物的截止边大多处在紫外甚至是波长小于200 nm的深紫外波段, 非线性光学效应为0.4~2.1倍KDP, 在紫外以及深紫外波段非线性光学领域中展现出了应用潜力。本文对其研究现状进行了总结, 分析了其微观结构与光学性能之间的关系, 并指出不同位点组分对材料非线性光学性能的影响, 以期对此类化合物今后的发展提供参考。

制备和研究了全氟取代的钛酞菁F16PcTiO及其轴向取代衍生物 F16PcTiO2PhCHO的线性和非线性光学(含光限幅)性能。与F16PcTiO相比,轴向取代的钛酞菁F16PcTiO2PhCHO的Q带最大峰 红移了7 nm。Z-扫描实验表明,无论在甲苯溶液中还是在氯仿溶液中,F16PcTiO都展现出比F16PcTiO2PhCHO更大的非线性吸收系数和低的饱和能量密度。F16PcTiO2PhCHO在氯仿溶液中的光限幅性能要明显优于其在甲苯溶液中的光限幅性能。与高度可溶的四叔丁基取代的钛酞菁(tBu4PcTiO和tBu4PcTiO2PhCHO)相比,十六氟取代的钛酞菁化合物具有较强的由酞菁环间范德华力驱动的分子间相互作用,这种相互作用导致材料在有机溶剂中的溶解度降低和非线性性能(含光限幅)性能下降。

酞菁及其衍生物是一类能在相当宽的紫外可见吸收光谱范围内通过激发态吸收过程限制纳秒激光脉冲强度的理想光限幅材料之一, 可以保护人眼、光学仪器、传感器等免受激光损伤。由于酞菁分子结构的灵活性, 可以在很大程度上通过结构设计或修饰来调节其光限幅响应能力。对酞菁进行轴向取代修饰能有效地防止材料聚集行为, 增强材料的非线性光学和光限幅能力。这类酞菁的纳秒非线性吸收和光限幅行为主要取决于电子吸收谱中位于Q-带和B-带之间的激发态吸收性能。着重介绍了近年来基于可溶性轴向和侧基取代的酞菁及其衍生物的光限幅功能材料研究的最新进展。