[发明专利]非共振双光子吸收材料、非共振双光子吸收记录材料、记录介质、记录/再现方法和非共振双光子吸收化合物

说明书

技术领域

本发明涉及非共振双光子吸收材料、非共振双光子吸收记录材料、记录介质、记录/再现方法和非共振双光子吸收化合物。更具体地，本发明提供这样一种材料和一种双光子吸收化合物，其确保了能够通过利用非共振双光子吸收从而将记录凹坑（recording pits）以三维的方式记录在记录介质内，并且该记录凹坑能够被读取，并且其可通过利用波长区域小于700nm的记录光来进行非共振双光子吸收记录，本发明还提供了一种非共振双光子吸收材料，该材料使用了具有高溶解度的双光子吸收化合物，从而表现出了高灵敏度。

背景技术

通常，非线性光学效应表示与所施加的光电场的平方、立方或更高次方成正比的非线性光学响应。已知的与所施加的光电场的平方成正比的二阶非线性光学效应的例子包括二次谐波产生(SHG)、光整流、光折变效应、泡克尔斯（Pockels）效应、参量放大、参量振荡、和频光混频（light sum frequency mixing）、和差频光混频（light difference frequency mixing）。此外，与所施加的光电场的立方成正比的三阶非线性光学效应的例子包括三次谐波产生(THG)、光克尔（Kerr）效应、自致折射率改变和双光子吸收。

关于表现出这些非线性光学效应的非线性光学材料，迄今为止人们已经发现了大量的无机材料。然而，由于用于优化所期望的非线性光学特性或器件生产所需的各种性质的所谓分子设计是困难的，因此无机材料几乎不能在实践中应用。另一方面，有机化合物不仅能通过分子设计实现对所期望的非线性光学特性的优化，还能控制其他各种性质，因此其实际使用的可能性高。因而，有机化合物作为有前景的非线性光学材料正在引起人们的关注。

近年来，在有机化合物的非线性光学特性中，三阶非线性光学效应，特别是非共振双光子吸收正受到关注。双光子吸收是化合物同时吸收两个光子而被激发的一种现象。在不存在化合物的(线性)吸收带的能量范围内发生双光子吸收的情况被称为非共振双光子吸收。在下文中，即使没有特别指明，“双光子吸收”也表示“非共振双光子吸收”。此外，“同时双光子吸收”有时省略“同时”而简称为“双光子吸收”。

同时，非共振双光子吸收效率与所施加的光电场的平方成正比（双光子吸收的二次相关性）。因此，当用激光照射二维平面时，双光子吸收只发生在激光光斑的中心部分中具有高电场强度的位置处，而双光子吸收绝对不会发生在外周中具有弱电场强度的部分。另一方面，在三维空间内，双光子吸收只发生在激光射线通过透镜会聚的焦点处具有较大电场强度的区域中，并且双光子吸收完全不会发生在离焦区域中，因为该区域处电场强度弱。与和所施加的光电场强度成正比的、在全部位置处发生激发的线性吸收相比，在非共振双光子吸收中，由于二次相关性，激发只发生在空间内的一个点，因此空间分辨率显著增强。

通常，在诱导非共振双光子吸收的情况下，近红外区域内的短脉冲激光被用在许多情况下，其中所述近红外区域中的波长大于存在化合物的(线性)吸收带的波长区域的波长，并且该近红外区域没有吸收。由于使用了所谓的透明区域中的近红外光，因此激发光可以到达样品的内部而不被吸收或散射，并且由于非共振双光子吸收的二次相关性，因此能够以极高的空间分辨率将样品内部的一个点激发。

本申请人已经提交了与双光子敏化型三维记录材料相关的多项专利申请，该记录材料使用了能诱导非共振双光子吸收的化合物。该记录材料是一种至少包含(1)双光子吸收化合物(双光子敏化剂)和(2)折射率调节材料或荧光强度调节材料的记录材料，其中(1)有效地进行双光子吸收，并且通过光激发电子迁移或能量转移将获得的能量传递给(2)，从而改变(2)的折射率或荧光强度，从而进行记录。由于使用了非共振双光子吸收，而不是用于普通光学记录的光吸收过程中的单光子吸收，因此可在记录材料内部的任意位置处写入具有三维空间分辨率的记录凹坑。