[发明专利]多光子激光材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于频率上转换激光的材料，特别是推拉电子型有机多光子激光染料。

背景技术

作为一种非线性光学现象，多光子吸收是在强光激发下，介质同时吸收两个（三个或者更多个）光子，从基态跃迁到激发态的过程。如果同时吸收的光子数是2个就称之为双光子吸收（三阶非线性效应）。如果同时吸收的光子数是3个就称之为三光子吸收（五阶非线性效应）。让我们以双光子吸收为例，在介质给定位置处之双光子吸收程度，与入射局部光强平方和介质的双光子吸收系数之乘积成正比。这里而介质的双光子吸收系数是跟介质结构相关的固有性质。双光子吸收过程具有非常好三维处理能力和极高的空间分辨本领。近年来双光子（或者多光子）吸收材料在生物、物理、化学、医学和微电子技术等多个领域得到广泛的应用。这些应用主要包括：多光子光限幅、双光子荧光成像和显微技术、三维信息存储、双光子光化学治疗、双光子微加工及频率上转换激光等等。在频率上转换激光的应用中，利用多光子激光材料具有以下优点：1、不需要倍频过程的相位匹配； 2、可以简便地利用红外激光实现激光波长的调谐；3、可以采用膜、波导和光纤等柔性器件模式。

相对于线性吸收（单光子吸收），多光子吸收过程是一种相对比较弱（发生几率低）的过程，它只有在强光作用下（双光子吸收为例：光强通常要求≥10^6-7 W/cm²)才能发生。但是这种弱过程可以通过使用具有强多光子吸收系数的材料来弥补。因此，为了让多光子吸收材料能够满足实际应用，非常有必要设计、合成新型具有强多光子吸收截面的材料。多光子激光材料要求材料不仅有大的多光子吸收截面，还要求材料需要有较高的荧光量子效率以便于实现粒子反转。目前关于双光子激光材料的报道比较多，也有少量关于3光子和4光子激光材料的报道，但是尚未有关于5光子激光材料的发现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型多光子激光材料的制备方法，及其在频率上转换激光中的应用。该材料使用具有推拉电子结构的共轭有机体系，通过对关键基团的电子分布状态的调控，增强材料的多光子吸收能力。这类材料的结构如下：

本发明采用如下方法来制备多光子激光材料：

1．丙烷磺酸内盐的制备

4-甲基吡啶和1,3-丙烷磺内酯在丙酮中加热回流12小时，冷却后析出固体，减压抽滤获得内盐。

2．多光子激光材料的合成

以哌啶为催化剂, 丙烷磺酸内盐与相应的芳香醛反应，脱水后得到目标化合物。

附图说明

附图1表示在本发明中制备例2所合成化合物的吸收光谱图和发射光谱图。

附图2表示在本发明中制备例2所合成化合物的3光子激光光谱图、输入激光3倍频图和荧光图。

附图3表示在本发明中制备例2所合成化合物的5光子激光光谱图、输入激光3倍频图和荧光图。

附图4表示在本发明中制备例2所合成化合物的3光子激光的输入输出曲线。

附图5表示在本发明中制备例2所合成化合物的5光子激光的输入输出曲线。

具体实施方式

在下文中，所列实例目的是为更详细的解释本发明，本发明所含内容并不仅限于此。

制备例1：丙烷磺酸内盐

在100 mL的圆底烧瓶中加入4-甲基吡啶（0.01mol）、1,3-丙烷磺内酯（0.01mol）和50 mL丙酮，加热回流12小时，冷却后析出固体，减压抽滤获得2.1 g白色固体，产率91 %。^lH NMR (DMSO-d₆, 300 MHz，ppm): 7.98 (d, 2H, J=6.3 Hz), 7.05 (d, 2H, J=6.3 Hz), 3.68 (t, 2H, J=6.9 Hz), 2.83 (t, 2H, J=6.0 Hz), 1.68 (s, 3H), 1.25 (m, 2H, J=6.9 Hz).

制备例2：(E)-3-(4-(2-(1-己基-4-甲基-1H-5-咪唑基)乙烯基)-1吡啶基)丙烷磺酸内盐IPPS