采用皮秒Z扫描技术研究了两种不同中心金属取代的酞菁配合物2,9,16,23四(对羧基苯氧基)酞菁钴(pHPcCo)和2,9,16,23四(对羧基苯氧基)酞菁锌(pHPcZn)的非线性光学性质，并从离域电子共轭结构理论和共振、非共振增强理论进行了分析.结果表明:吸电子能力强的金属离子Zn2+ 取代的pHPcZn的吸收带相对于Co2+ 取代的pHPcCo略有红移；两种样品均具有正的三阶非线性极化率，共振增强使得pHPcZn和pHPcCo的三阶非线性极化率在532 nm条件下比1 064 nm条件下增强了近两个量级，中心金属离子强的吸电子能力使得pHPcZn的三阶非线性极化率大于pHPcCo，并在532 nm激发时，χ(3) 具有最大值1.76×1010 esu.

首次测量了硅材料在1.3μm波长处,基于克尔效应和弗朗兹-凯尔迪什效应的电致双折射,进而计算出三阶非线性极化率张量X(3)的分量X(3)xyxy.观测到弗朗兹-凯尔迪什效应引起的折射率变化与入射光的偏振态有关.在实验中,测得了由克尔效应引起的折射率之差为⊿n=5.49×10-16E20,而弗朗兹-凯尔迪什效应引起的折射率之差为⊿n'=2.42×10-16E2.50.

主要采用吸收光谱、荧光光谱和皮秒Z-扫描等实验方法研究了三种不同取代基的卟啉化合物5,10,15,20-四对羟基苯基卟啉［T(4-HP)P］、5,10,15,20-四对酯基苯基卟啉［T(4-EP)P］和5,10,15,20-四对溴苯基卟啉［T(4-BrP)P］的光学及非线性光学性质,并从离域电子共轭结构理论和共振、非共振增强理论进行了分析。结果表明,强给电子基团取代的T(4-HP)P的吸收和荧光发射带比弱给电子基团取代的T(4-EP)P及吸电子基团取代的T(4-BrP)P有明显红移;三种样品均具有正的三阶非线性极化率χ(3),强的给电子能力和共振增强使得T(4-HP)P的三阶极化率比T(4-BrP)P增强了近两个量级,并在532 nm光激发时,χ(3) 具有最大值6.81×10-10 esu。

在有效质量近似框架下,通过求解AlxGa1-xN/GaN自组织圆柱形量子点的薛定谔方程,计算了量子点中导带电子在两个正交方向:Z‖和Z⊥方向上产生的三阶非线性极化率.计算中,电子的运动受到自组织量子点的抛物型束缚势和内建压电场的影响.计算表明,量子点的三阶非线性极化率的数量级达到了10-14m2/V2.进一步在Z‖和Z⊥方向上,考察了三阶非线性极化率与两个方向上的抛物束缚势的频率ωp、ωz,量子点的高度L,半径R,Al的含量x之间的关系.

基于光学系统对傍轴激光束的传输与变换技术-ABCD定理,以非线性相移为研究对象,采用表征高斯光束特征的q参量在光束无像散近似假设下,分析了Z-扫描测量方法的理论基础,得到了表达简单的解析理论公式.在非线性相移|△φ0|＜πrad时,所得模拟结果可以很好地与已知理论结果相吻合.对CS2和纳米碳管乙醇溶液的非线性测量及数据的拟合,证明了用此结论进行数据分析的简洁性和优越性.

采用吸收光谱、荧光光谱和皮秒Z扫描等实验方法研究了侧链长度的不同对聚[2-甲氧基-5-(2′-乙基-己氧基)]对苯乙炔( MEH-PPV )和聚(2,5-二辛氧基)对苯乙炔( DO-PPV )两种聚对苯乙炔(PPV)衍生物光学性质的影响,并用π-电子共轭结构理论和共振、非共振增强理论进行了分析。结果表明,侧链较长的MEH-PPV的吸收峰和荧光发射峰比DO-PPV相应的吸收和荧光峰均有所红移;侧链结构及共振增强使得MEH -PPV 的三阶非线性极化率比DO-PPV增强了近两个量级,并在532 nm激发时,χ(3)具有最大值9.30×10-10 esu。

利用z扫描方法研究了一种新型杂环类化合物的非线性光学特性，该化合物是以金属离子为中心具有π电子结构的配合物，在488nm波长激发下，该化合物具有自散焦特性，测得其二氯甲烷溶液的热致三阶非线性极化率为－1．33×10^－4esu，并在此基础上初步研究了它的光限幅特性，其对488nm连续激光的限幅阈值为25W／cm²，限幅机理是基于激发态的反饱和吸收效应。结果表明，该化合物是一种非常有前途的非线性光学材料。

通过双醚化反应、氯甲基化反应以及在强碱性条件下进行的脱氯化氢反应制备聚(2－甲氧基－5－丁氧基)对苯乙炔(PMOBOPV)、聚(2－甲氧基－5－己氧基)对苯乙炔(PMOHOPV)、聚(2，5－二丁氧基)对苯乙炔(PDBOPV)和聚(2，5二己氧基)对苯乙炔(PDHOPV)等四种可溶性聚对苯乙炔(PPV)衍生物，通过紫外－可见吸收光谱对产物分子结构进行表征．结果显示，PMOBOPV、PMOHOPV、PDBOPV和PDHOPV的共轭π电子发生π→π^*跃迁的吸收峰分别位于491 nm、495 nm、504 nm和510 nm处，相应的光学禁带宽度分别为2．23 eV、2．18 eV、2．12 eV和2．07 eV．利用简并四波混频技术测量PPV衍生物的三阶非线性光学性能，探讨了分子结构对PPV衍生物三阶非线性极化率(x⁽³⁾)的影响．研究发现，激发波长为532nm时，PMOBOPV、PMOHOPV、PDBOPV和PDHOPV的共振x⁽³⁾值分别为3．45×10^－10、5．13×10^－10、7．15×10^－10和9．61×10^－10 esu；激发波长为1064 nm时，它们的非共振x⁽³⁾值分别为1．09×10^－11、1．42×10^－11、1．62×10^－11和2．14×10^－11 esu．

以对甲氧基苯酚和溴代烷为原料,经过脱氯化氢反应合成了三种可溶性非对称烷氧基取代聚对苯乙炔（PPV）衍生物,分别为聚(2-甲氧基-5-丁氧基)对苯乙炔(PMOBOPV)、聚[2-甲氧基-5-(3′-甲基)丁氧基]对苯乙炔(PMOMBOPV)和聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔(PMOCOPV)。利用后向式简并四波混频(DFWM)研究了它们的三阶非线性光学性质。结果表明PMOBOPV,PMOMBOPV和PMOCOPV的三阶非线性极化率(χ(3))分别为3.14×10-10,5.96×10-10和3.71×10-10 esu,相应的二阶分子超极化率(γ)分别为4.22×10-28,7.78×10-28和5.00×10-28 esu。分析了分子结构对聚对苯乙炔衍生物非线性光学性质的影响。采用分光光度计对三种材料的光学禁带宽度(Eg)进行了测量,线性拟合的结果表明PMOBOPV,PMOMBOPV和PMOCOPV的Eg值分别为2.08,2.03及2.05 eV。

运用Z扫描方法研究了1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚薄膜的非线性光学特性。 用皮秒脉冲激光测得在532 nm处、 光强较低时χ(3)R=1.29×10-9 esu, β=42 cm/GW; 同时研究了不同光脉冲能量时的非线性吸收特性, 发现其非线性吸收随着光强的增大由反饱和吸收转为饱和吸收。