在包含至少一种光敏分子材料的结构中光诱导产生至少一种线性和/或非线性光学特性的方法技术

一种在包含至少一种光敏分子材料的结构中光诱导产生至少一种线性和／或非线性光学特性的方法。上述聚合物材料被光照射从而改变其分子取向。照射方向相对垂直或倾斜于读光束的传播方向。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在包含至少一种光敏分子材料的结构中，通过光诱导产生至少一种线性和/或非线性光学特性的方法。
技术介绍
已经公知，利用偏振相干光束进行光诱导，可以控制例如聚合物或溶凝胶类无定形基体中分子的局部取向分布，从而改变它们某些线性或非线性光学特性的分布。这些特性可以是折射率、吸收率、非线性的特别是二次和三次的极化率、电致或光致发光、光化学特性、光折射特性，等等……。传统上，为了读和写由相干光束的光诱导在分子材料中形成的线性或非线性特性，一般采用共同传播结构，其中读的方向(即载着已有光学特性的光束离开材料的方向)与写的方向(即用作光诱导的光束方向)是一致的。术语“写”此处是指构造光敏材料的结构，从而赋予它上述特性。光诱导过程中最主要的困难是对写光束的吸收，这是由一些约束条件决定的。由于效率的原因，要求所用条件必须是光谱谐振或准谐振。使用通常的共同传播结构获得光诱导特性，需要满足准相位匹配限制条件，这就存在另一个困难，即准相位匹配限制条件要求读和写的谐振波长必须是一样的(或利用更高次的非线性过程)。这就导致读过程中光被高度吸收，从而限制了作用长度，在该作用长度上可以达到光谱谐振吸收光束的穿透深度。本专利技术的一个目的在于减少这些问题。
技术实现思路
为此目的，本专利技术提出了一种在至少包含一种光敏分子材料的结构中，通过光诱导产生至少一种线性和/或非线性光学特性的方法。该方法中所述的结构被多光子光束或至少两条相干写光束照射，从而改变上述分子材料的分子取向和/或分子特性，分子特性与其取向有一定的函数关系。上述结构的特征是一种约束结构，其中写光束平行于某一限定方向或是相对倾斜于这一限定方向。线性的和/或非线性的光学特性分布于这一约束结构中，且至少有一种特性的分布方向垂直于上述限定方向。通过这种方法被光诱导的约束结构适合一束或多束“读”光束在此导向结构中传播，并具有由于光学作用而导致的特性。这些光学作用是由于一束或多束“泵浦”光束传播或通过上述光诱导结构而产生的。对于被激活的材料，一条多光子光束能产生具有相同波长，但在上述材料中传递不同能量的放射。本专利技术提供了一种在至少包含一种光敏分子材料的结构中，通过光诱导产生至少一种线性和/或非线性光学特性的方法，以及应用上述结构的方法。该方法中所述的结构被多光子光束或至少两条相干写光束照射，从而改变上述分子材料的分子取向和/或分子特性，分子特性与其取向有一定的函数关系。上述结构的特征是一种约束结构，其中写光束平行于某一限定方向或是相对倾斜于这一限定方向。线性的和/或非线性的光学特性分布于这一约束结构中，且至少有一种特性的分布方向垂直于上述限定方向。并且有一束或多束“泵浦”光束在上述光诱导结构中传播或穿过，“泵浦”光束在上述结构中的传播或穿过能产生一种光学作用，使在光诱导约束结构中沿导向结构传播的一束或多束“读”光束具有一定的特性。自然地，一束“泵浦”光束也能是一束读光束。根据本专利技术提供的方法，可以去写线性光学特性而不受垂直于限定方向的方向限制，上述特性分布于这一限定方向上。而且，写光束的方向和度读光束的方向是无关的。例如，这样就可以遵从准相位匹配的限制而没有读方向材料尺度的约束。例如，还可以在扫描过程中改变定义写光束的一些参数，如偏振性和/或初相位。在这种情况下，可以从空间光谱谐振限制中分离出光谱谐振限制，光谱谐振限制是伴随着写过程，由于效率的原因，在光谱谐振或准谐振的条件下产生的。而这种空间光谱谐振限制在读过程中会限制设备的效率。总体上，这样可以不受读方向尺度的限制，不破坏承载光学特性的分子，而实现光学特性连续分布或象素点式分布的永久光诱导。例如，对于n级感光性的空间张量分布(xn(r))，这里n是一个确定的整数，r表示结构中某一点的矢量坐标。此外，本专利技术提供的方法在下述各种单个特征或其任意合理组合中都有着优越性●约束结构至少被一条写光束扫描，至少一条写光束的一个(或多个)参数是上述结构和上述扫描光束间相对位移的函数；●对扫描光束照射区域的写过程被检测，并且约束结构和扫描光束间的相对位移根据检测结果被控制；●写光束通过一个透镜照射，并且至少一条写光束的一个或多个参数是受控制的；●写光束通过一个遮光板照射，并且至少一条写光束的一个或多个参数是受控制的；●写光束通过一个全息照相结构照射，并且至少一条写光束的一个或多个参数是受控制的；●一条或多条写光束的一个控制参数是光束强度和/或偏振态和/或传播方向和/或多条写光束的空间重叠性和/或波长和/或光束间相对相位；●一个参数是由对上述参数产生的干扰以及对该干扰统计特征的控制来控制的；●分子材料的温度是受控制的； ●上述温度是由一条能局部加热的附加光束照射上述写光束的入射点来控制的；●光诱导光束写出一个准相位匹配栅格来传播泵浦光束和读光束；●分子材料通过使用电场和/或加热被预先取向；并且●约束结果是薄膜的一部分和/或沿读光束传播方向伸展的光导带和/或读光束沿环形传播的微孔和/或光纤和/或这些元素的组合。附图说明从下面的描述中可以看出本专利技术的一些其它特点和优越性。这些描述是完全用作说明的，且都是非限制的，应该参考附图加以阅读。其中图1是实施本专利技术所述方法的设备图；和图2a和2b表示本专利技术可能实施方案中的两种制造偏振无关光导的途径。具体实施例方式图1所示装置应用几何横向照明来实现样品1(薄膜、光导或其它复杂回路)的光诱导，组成样品1的材料中某些分子在一定的光照条件下会重取向或发生改性。例如无定形的或溶凝胶材料，包括有电荷转移的共轭非中心对称分子，如在相反两端分别被电子供体和电子受体所取代的重氮染料。样品1被安装在支撑体2上，2被装配在有一定旋转和升降自由度的活动台架B上。可以通过计算机5控制的3、4两个驱动装置来对支撑体2进行微米(μm)范围的旋转和升降调节。计算机5控制着对样品1的写操作。计算机5控制着各种光诱导参数，同时控制着一个光学单元6。光学单元6产生照射样品1的光束。图中所示的例子是光诱导产生x2分布，共有3条光束。而“简并”结构中光束可减少为2条，在这种“简并”结构中，强度高的写光束(例如，在红外光区指的是“基波”光束)的波长是强度低的写光束(例如，在可见光区指的是“谐波”光束)波长的两倍。单元6产生的光束照射着组成样品1的基质，照射方向相对垂直或倾斜于基质所在平面。计算机5控制着各种写参数，使它们是上述基质1位移的函数，因而可以连续地或象素点式地改变将通过光诱导产生的线性的或非线性的光学特性(对称性、振幅、方位、各种几何因素)。为获得特定xn分布而要控制的各种写参数有光束强度；光束的偏振态；光束的相对相位；光束传播方向；光束间的空间重叠；波长；温度，通过产生局部加热的辅助激光束对基质加热；应用于基质的电场或磁场；等等。这些参数可以通过与计算机5的计算值相一致来控制。另一种情况，这些参数可以通过统计的方法来控制。例如，为了控制相位，可以把一光学板置于一个托架上，托架相对于写光束的方向可以改变，这样就可以改变写光束穿过光学板的光路长度。当采用统计法时，由干扰发生器产生一固定干扰，由此干扰信号来控制托架上光学板的运动。通过控制干扰的统计特征，尤其是方差，就会使被照射结构中部分区域的分子产生统计上明显的同向取向(光诱导干扰方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在包含至少一种光敏分子材料的结构中光诱导产生至少一种线性和／或非线性光学特性的方法，该方法中所述结构被多光子光束或至少两条相干写光束照射，从而改变上述分子材料的分子取向和／或随分子取向变化的分子特性， 其特征在于，所述结构是一种约束结构，并且写光束平行于一限定方向或与之倾斜，并且沿至少一个垂直于所述限定方向的方向将该线性和／或非线性光学特性分布于所述约束结构中，由此获得的光诱导约束结构适于使一束或多束“读”光束在此导向结构中传播，并具有由一束或多束“泵浦”光束传播或通过上述光诱导结构产生的光学作用所导致的特性。

【技术特征摘要】
FR 1999-1-21 99/006271.一种在包含至少一种光敏分子材料的结构中光诱导产生至少一种线性和/或非线性光学特性的方法，该方法中所述结构被多光子光束或至少两条相干写光束照射，从而改变上述分子材料的分子取向和/或随分子取向变化的分子特性，其特征在于，所述结构是一种约束结构，并且写光束平行于一限定方向或与之倾斜，并且沿至少一个垂直于所述限定方向的方向将该线性和/或非线性光学特性分布于所述约束结构中，由此获得的光诱导约束结构适于使一束或多束“读”光束在此导向结构中传播，并具有由一束或多束“泵浦”光束传播或通过上述光诱导结构产生的光学作用所导致的特性。2.一种在包含至少一种光敏分子材料的结构中通过光诱导产生至少一种线性和/或非线性光学特性并应用上述结构的方法，该方法中所述结构被多光子光束或至少两条相干写光束照射，从而改变上述分子材料的分子取向和/或随分子取向变化的分子特性，其特征在于，所述结构是一种约束结构，并且写光束平行于一限定方向或与之倾斜，并且沿至少一个垂直于所述限定方向的方向将该线性和/或非线性光学特性分布于所述约束结构中，并且使一束或多束“泵浦”光束在上述光诱导结构中传播或穿过，通过“泵浦”光束在上述结构中的传播或穿过能产生一种光学作用，使在光诱导约束结构中沿导向结构传播的一束或多束“读”光束的特性有所提高。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，约束结构至少被一条写光束扫描，并且至少一条写光束的一个(或多个)参数根据所述结构和所述扫描光...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫齐斯，索菲布拉瑟莱特，埃里克图森雷，
申请(专利权)人：法国电信公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]