[发明专利]有机倍频材料红外波段激光检测板

说明书

本发明涉及利用有机高分子非线性光学材料的二次谐波（Se-cond    Harmonic    Generation，简称SHG）效应来进行红外波段激光质量的探测和激光光路系统的调试。

激光是当代科技领域中最重要且又广泛使用的研究手段之一。在激光应用中激光光斑质量和光路系统的调试是十分关键的步骤。目前多数使用的大功率激光器的波长都在红外波段，肉眼无法见到其光程，这就要求有一种可直接观察的探测材料。目前用的是美国Spectra-physics公司出口的“红外探测片”（Infrared    Detector），它在红外发射的1英寸范围内见到橙色图象，而且为取得好的图象质量，还要屏蔽掉环境光。该探测片是用萤光材料制的，其原理是材料受激后发出次级光-萤光而显色，所得橙色图象对人的肉眼灵敏度不高，而且材料的光学损伤阈值也低，当激光功率高时就会损伤而影响使用寿命。一般实验室还用普通照相纸来作探测片使用，虽然成本低，容易得到，但只能用来探测光路位置，而且受激光照射后即烧损，无法看到光斑质量，使用寿命是一次性的，不敷用于光路调试。因此采用更灵敏更长效的探测材料具有很大的实用价值。

本发明的目的是提供一种用有机倍频材料作为显示剂，经加工制成具有高灵敏度和长使用寿命的红外波段激光检测板，用于波长0.8～1.4μm范围的激光器的激光光斑和光路调试。

当激光照射到一些有机材料上时，有机分子内发生极化而使输出激光的频率改变为入射频率的二倍，这类有机材料就称之为有机倍频材料。利用有机倍频材料就可以把入射的红外波段激光变频成人的肉眼可以直接观察到的可见光图象，因此就可以用于激光探测。由于有机倍频材料具有非线性光学系数大（可达10^-5～10^-9esu，而无机非线性光学晶体一般为≤10^-8esu）、响应速度快（10^-13～10^-14秒，无机为10^-8秒，荧光响应为10^-3秒），光学损伤阈值大（可达GW/cm²）等优点，加之品种多，易加工，因此是一种十分理想的红外波段激光探测材料。鉴于上述构思，本发明的技术特征是一种以有机倍频材料为显示剂的红外波段激光检测板，本发明的检测板由显示剂层和支撑覆盖材料构成，其中显示剂层为薄膜或薄片，由支撑覆盖材料将其支撑和覆盖。显示剂层是由有机高分子倍频化合物或有机倍频化合物和填充剂构成。用于本发明的检测板显示剂有机倍频材料其功能是使入射的激光倍频而显示出人的肉眼可见的图象。

1.检测板材料：

本发明使用的显示剂层的有机倍频材料，必须满足下述条件：

（1）分子内有π共轭电子体系，并且带有推电子和吸电子取代基;即：

其中;D：推电子基团，包括烷基、氨基、烷基取代氨基、烷氧基、富瓦烯基、二茂铁基、羟基、氧、卤、金属络合物盐;

A：吸电子基团，包括硝基、氰基、（多）氰乙烯基、羰基、醛基、酮基、羧基、卤;

X，Y：碳或氮;

Z：氧、硫、硅;

R，R′：氢或各种取代基;

n：0～2

上述结构式中苯环可以是共轭（或多杂）环、稠环。

（2）分子结构不具有对称中心;

（3）材料不具有宏观对称中心和

（4）材料的二阶谐波效应等于和大于尿素的相应值。

满足（1），（2）条件的有机倍频化合物如：

1）尿素;

2）硝基苯胺及其衍生物

a）对硝基苯胺（p-nitroaniline，简称P-NA）

b）2-甲基对硝基苯胺（2-methyl-4-nitroaniline，简称MNA）

c）2-氯对硝基苯胺（2-chloro-4-nitroaniline，简称CNA）

d）3-乙酰氨基-4-二甲氨基硝基苯（3-acetamido-4-dimethyl-amino-nitrobenzene，简称DNA）

e）2-（2，4-二硝基苯基）氨基丙酸甲酯[methyl-（2，4-dinjtro-phenyl）amino-propanoate，简称MAP]

f）N，N′-二（4-硝基苯基）氨基甲烷（，N′-bis（4-nitrophenyl）aminomethane]

g）3-乙酰氨基-4-吡咯烷基硝基苯（3-acetamido-4-pyrroli-dinyl-nirobenaene，简称PAN）