TAIPDI掺杂锆金属有机框架的优异飞秒非线性光学性质和光学限幅性能

抽象的

非线性光学（NLO）材料对于超短激光脉冲、光电子学和高速光通信的发展至关重要。本研究探讨了苝二酰亚胺衍生物N,N'-二(2-(三甲基碘化铵)乙烯)苝二酰亚胺（TAIPDI）在两种锆基金属有机框架（MOF）UiO-66和UiO-66-NH2中的非线性光学性质。利用飞秒激光脉冲，我们观察到MOF-染料复合材料的非线性光学响应比TAIPDI染料本身更强。稳态吸收光谱和荧光光谱等表征技术表明，TAIPDI与氨基功能化的UiO-66-NH2之间的相互作用强于与UiO-66之间的相互作用。测量了关键的非线性光学（NLO）参数，包括非线性折射率（n2）、非线性吸收（NLA）系数（β）和三阶非线性光学极化率（χ3）。结果表明：（i）与游离的TAIPDI染料相比，TAIPDI-UiO-66和TAIPDI-UiO66-NH2的NLA和NLR系数均显著提高。（ii）TAIPDI-UiO66-NH2复合材料的非线性光学增强效果最为显著，其n2值约为TAIPDI-UiO-66的2.5倍。（iii）观察到的NLA行为归因于反饱和吸收（RSA）。（iv）将TAIPDI引入两种金属有机框架（MOF）中均显著改善了其光学限幅性能。 (v) TAIPDI-UiO-66 和 TAIPDI-UiO66-NH2 的 2PACS 值分别为 2.78 × 10⁷ GM 和 3.25 × 10⁷ GM。这些结果突显了 MOF 包覆和框架功能化的协同效应，表明这些复合材料有望成为先进光子器件和光功率限制应用领域极具潜力的材料。.