聚碳酸酯作为光限幅材料的应用方法技术

本发明专利技术公开了聚碳酸酯作为光限幅材料的应用方法。本发明专利技术中的PC在纳秒激光下显示出优异的光限幅性能，具有明显的反饱和吸收（RSA）特性，且起始阈值（F

【技术实现步骤摘要】
聚碳酸酯作为光限幅材料的应用方法


[0001]本专利技术涉及非线性光学材料
更具体地，涉及聚碳酸酯作为光限幅材料的应用方法。

技术介绍

[0002]随着现代激光技术的发展，各种各样的激光光源不仅广泛应用于科研、工业和军事领域，而且越来越多地应用在人们的日常生活中，在带来更多便利的同时，由于脉冲能量较大，激光反过来对人眼和精密的光学传感器构成威胁，从而使得对激光有防护作用的光限幅材料及器件的研究成为当前热点之一。
[0003]光限幅是指当入射光能量较低时，材料具有较高的透过率。随着入射光强度增加透过光强度也随之线性增加，而当入射光超过一定阈值后，由于材料的非线性光学特性，使其透过率下降，限制透过光的强度，从而达到保护眼睛或者光学传感器的目的。目前研究的主要光限幅材料包括碳基材料、有机聚合物、无机晶体材料和金属纳米颗粒。PC属于有机聚合物材料，其非线性光学特性主要与其分子结构有关。PC属于有机聚合物材料，具有优异的加工性和尺寸灵活性，具有巨大的应用潜能。PC具有共轭大π电子结构的分子，电子离域性大，因此具有较大的非线性吸收系数，从而具有光限幅性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供基于PC的光限幅材料，所述材料具有优异的限幅性能，且起始阈值（F
S
）和光学阈值（F
OL
）较低，在非线性和光限幅领域具有很大的应用潜力。
[0005]实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：聚碳酸酯作为光限幅材料的应用方法，包括如下步骤：取双酚A型的聚碳酸酯材料，充分干燥后进行热压，形成透明的聚碳酸酯片，聚碳酸酯片即可作为光限幅材料。
[0006]进一步的，所述聚碳酸酯为PC
‑
2405、PC
‑
LG DOW、PC
‑
1201
‑
15或PC
‑
K1300。
[0007]进一步的，所述聚碳酸酯为PC
‑
2405。
[0008]进一步的，所述热压的温度为245℃。
[0009]本专利技术具有以下优点：（1）处理过程简单，成本低，易于制备。
[0010]（2）处理后的PC片线性透过率高，归一化透过率低，具有优异的光限幅性能。
[0011]附图说明
[0012]图1为本专利技术实施例1~4的红外光谱图像图2为本专利技术实施例1制得的透明薄片的开孔Z扫描数据。
[0013]图3为本专利技术实施例2制得的透明薄片的开孔Z扫描数据。
[0014]图4为本专利技术实施例3制得的透明薄片的开孔Z扫描数据。
[0015]图5为本专利技术实施例4制得的透明薄片的开孔Z扫描数据。
[0016]图6为本专利技术中实施例1~4的输入脉冲能量与归一化透过率的关系图。
具体实施方式
[0017]下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本专利技术限制在所述的实例范围之中。
[0018]实施例1将PC
‑
2405充分干燥后在245℃下进行热压，可得到透明的PC片。然后在波长为532nm的激光下进行开孔Z扫描测试。具体测试方式如下：激光使用Nd：YAG激光系统，激光波长532nm，激光脉冲7ns（10Hz）。束腰半径为23μm，输入能量范围为20~80μJ（焦点处的输入峰值光强为0.32~1.28GW
∙
cm
‑2）。使用能量计测量激光脉冲的输入和输出脉冲能量。所有测量均在室温下进行。将制备的PC片安装在计算机控制的移动平台上，使其可以通过100mm焦距镜头的焦平面沿z轴移动。用Z扫描测试得到的归一化透过率（非线性透过率与线性透过率之比）来评价非线性光学（NLO）特性。归一化透过率值在零z位置附近小于1表示材料中存在光限幅效应。归一化透过率值越低，表明光限幅效应越强。
[0019]2）进行开孔Z扫描测试。
[0020]实施例2将PC
‑
LG DOW充分干燥后在245℃下进行热压，可得到透明的PC片。然后在波长为532nm的激光下进行开孔Z扫描测试。测试方式同实施例1。
[0021]实施例3将PC
‑
1201
‑
15充分干燥后在245℃下进行热压，可得到透明的PC片。然后在波长为532nm的激光下进行开孔Z扫描测试。测试方式同实施例1。
[0022]实施例4将PC
‑
1201
‑
15充分干燥后在245℃下进行热压，可得到透明的PC片。然后在波长为532nm的激光下进行开孔Z扫描测试。测试方式同实施例1。
[0023]对比例1将C
60
粉末分散在IPA/H2O（体积比为1/1）的共溶剂中，超声处理2h，获得C
60
悬浮液。将得到的上清液注入光程为2mm的石英比色皿中，然后在波长为532nm的激光下进行开孔Z扫描测试。测试方式同实施例1。
[0024]实施例1~4的红外光谱如图1所示，与双酚A型PC的标准红外谱图对比可知实施例1~4为双酚A型PC。在4ns,532nm的激光照射下对实施例1~4进行开孔Z扫描测试，Z扫描数据如图2~5所示，结果表明PC为典型的反饱和吸收，可以看出随着输入脉冲能量增加，归一化透过率降低。根据Z扫描数据对实施例1~4与对比例1的归一化透过率进行了比较，结果如表1所示。可以看出PC
‑
2405的光限幅性能在实施例1
‑
4中最好。在75μJ时PC
‑
2405的归一化透过率低至2.927%，而且在相同的较低激光能量下，这四种牌号PC的归一化透过率明显小于基准光限幅材料C
60
，表明PC在光限幅领域的应用具有良好的研究潜力。
[0025]表1.实施例1~4和对比例1在532nm激光波长下的非线性参数 线性透过率（T0）[%]输入激光能量[μJ]归一化透过率[%]实施例184752.927实施例280754.245实施例384755.482实施例486754.36对比例17010081.9根据函数转换可以计算出输入脉冲能量与归一化透过率的关系（图6）。根据图6可以得到初始阈值（F
S
，定义为开始光限幅效应的输入脉冲能量）和光学阈值（F
OL
，定义为归一化透过率下降到50%的输入脉冲能量），这是光限幅材料的两个重要参数，同时具有低F
S
和低F
OL
的材料有望成为光限幅应用的候选材料。表2总结了实施例1~4和对比例1的F
S
和F
OL
值。在这4种实施例中，实施例3（PC
‑
1201
‑
15）的F
S
（0.0108 J/cm2）最低，实施例1（PC
‑
2405）的F
OL
（0.5572 J/cm2）最低，实施例2（PC
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.聚碳酸酯作为光限幅材料的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：取双酚A型的聚碳酸酯材料，充分干燥后进行热压，形成透明的聚碳酸酯片，聚碳酸酯片即可作为光限幅材料。2.如权利要求1所述的聚碳酸酯作为光限幅材料的应用方法，其特征在于，所述聚碳酸酯为PC
‑
2405、PC
‑
LG DOW、PC

【专利技术属性】
技术研发人员：梁成露，王恩泽，刘洋，彭响方，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：