设计了偏振光直写平台,基于此平台进行了相位光栅的刻写和研究.从实验上分析了不同的激光强度、偶氮高分子聚合物材料对相位光栅的衍射效率,重复刻写性,光栅表面起伏及偶氮聚合物折射率变化的影响.分析了光栅各衍射级次的偏振特性.这种相位光栅制作方法简便,刻写环境要求不高,室温下相对较稳定,而且光栅系数可以方便的调整,相比相位全息制作方法容易进行大范围光栅的刻写.在集成光学,光波导,光通讯领域有广泛的应用前景.

提出了利用偶氮材料的光化学特性制作衍射相位元件的方法。区别于一般的激光直写方法,利用偏振光在偶氮苯聚合物薄膜的表面逐点曝光,结合对光功率密度、曝光时间和光偏振方向的组合控制,以实现每个点的相位延迟量的控制。基于此设想,制作了一系列的相位光栅。利用偏光显微镜和扫描近场光学显微镜(SNOM)观察了光栅的表面形貌,并对实验结果做了定性分析。与相位全息干涉的方法相比,采用的逐点曝光的方法更加灵活,对实验环境的要求不高,有广阔的应用前景。

研究了一种偶氮聚合物薄膜的光谱和二阶非线性光学特性.研究结果表明,聚合体中的偶氮发色团以反式异构体形式存在.加热可使分子之间的相互作用减弱,聚集体的聚集程度降低;温度低于70 ℃时聚集体的结构不会发生变化,分子间相互作用的改变能够完全恢复;高于70 ℃降温后聚集体聚集程度的降低不能完全恢复.在一定温度下极化可使发色团偶极子定向有序排列,形成J－聚集体.偶氮聚合物薄膜的二阶非线性光学特性起源于偶极子模型,极化温度是影响极化膜二次谐波强度的重要因素之一,该偶氮聚合物薄膜的最佳极化温度约为90 ℃.

用重复旋转涂膜法制备了乙基红(ER)偶氮染料与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)掺杂聚合物薄膜和乙基橙(EO)与聚乙烯醇(PVA)掺杂聚合物薄膜.测量了两种聚合物薄膜样品全光开关特性,比较分析了薄膜样品的掺杂浓度和溶剂对全光开关效应的影响,实验结果表明:增加掺杂浓度和溶剂,极性薄膜样品的全光开关效应增强且开关的本底信号增大,但对开关的响应速度影响很小;选择合适的掺杂浓度和强极性溶剂,在室温和几个 mW 的弱功率控制光条件下聚合物薄膜具有毫秒级开关响应时间和40%以上的开关调制深度,最大的调制深度达72%以上.

采用单光束Z扫描技术对新型光学存储材料偶氮分散红聚合物的薄膜样品进行了测量。实验结果表明,该样品的非线性折射率为负值。为消除非线性吸收的影响, 将实验所得有孔Z扫描曲线除以开孔Z扫描曲线进行了处理。从Z扫描曲线的实验数据处理得到这种新型偶氮分散红聚合物薄膜材料的非线性折射率为: -5.5×10-6 cm2/W,其值比常见无机非线性光学材料大8～9个数量级, 是一种很有应用前景的新型光学存储材料。最后,对这种偶氮聚合物薄膜具有大的非线性折射率的物理机制进行了分析。初步认为:在线偏振光照射下,偶氮分子变为各向异性。这些类似液晶相的分子很好地关联在一起,分子的取向对外界扰动的响应是一种集体的效果,所以他们具有很大的非线性响应。

固体浸没透镜的近场光学存储是一种有效的超高密度光存储方法。在自建的实验装置上利用固体浸没透镜(SIL)在偶氮聚合物液晶(P CN)上进行近场光存储实验，存储点的尺寸小于0.5 μm(激光波长为532 nm)。并且研究了不同聚焦深度及入射激光强度对记录效果的影响。

本文实验研究了偶氮侧链聚合物液晶薄膜(P-CN)的光致双折射和光存储性质.在连续532 nm激光作用下,该液晶薄膜(P-CN)表现出显著的光致双折射(△n～10-2).基于光致双折射效应,实验中获得了长久的、高对比度的光信息记录.

合成了一种新的含偶氮基的三元共聚物,由于在主链中链接了柔性基团,使其具有相对较低的玻璃化温度,在633nm处光感生双折射Dn值可达10-3量级。实验上获得了几个乃至几百微米厚的具有高光学均匀性的薄膜,在633nm波长处写入的全息光栅的实时单光束衍射效率可达10%以上。