[发明专利]一种二芳基乙烯掺杂薄膜双稳态全光开关及其应用

说明书

技术领域

本发明属于全光开关技术领域，更具体地，涉及一种二芳基乙烯掺杂薄膜双稳态全光开关及其应用。

背景技术

全光开关是实现全光通信、全光网络和全光计算机必不可少的关键器件，基于有机光色材料的全光开关是研究的热点之一。新一代光致变色材料二芳基乙烯(DA)具有光学双稳态、快的光响应速度(皮秒级)及良好的热稳定性和抗疲劳性等优良的光学性质，二芳基乙烯化合物分子在紫外光激发下，化合物从无色的开环体生成有色的闭环体，而闭环体在可见光照射下生成无色的开环体,因此可构建双稳态全光开关。目前二芳基乙烯双稳态分子开关研究报道较多，在紫外和可见光激发下二芳基乙烯的非线性吸收系数和折射率可发生变化，可实现基于吸收系数和折射率变化的双稳态全光开关并有潜在应用价值，但目前基于该机理的全光开关研究鲜为报道。筛选二芳基乙烯材料与目前有限的几种激光光源匹配，使之满足材料吸收特性与用于激发的紫外和可见激发光及探测光的波长相符合，是二芳基乙烯双稳态全光开关研究的难点之一。目前中国科学院西安光机所的课题组对二芳基乙烯二芳基乙烯聚合物薄膜的光致各向异性方面的研究有相关的报道，但未见关于基于二芳基乙烯掺杂有机薄膜全光开关方面的应用研究报道。查阅国内的主要文献数据库了解到，对二芳基乙烯材料合成和荧光性质方面的研究较多，如江西科技师范大学童智鹏2013年的硕士论文“基于五-六元糖_二芳基乙烯化合物的合成及性质研究”、李小庭2014年的硕士论文“基于二芳烯二聚体和含氮二芳烯的多开关系统研究”，二芳基乙烯应用研究较集中在荧光分子开关方面，如陈红云2013年10月发表在《化工新型材料》的论文“光致变色荧光开关材料的研究进展”、吕光磊2014年1月发表在《影像科学与光化学》的论文“二芳乙烯荧光开关材料及其应用进展”，徐海兵2014年发表在《科学通报》第30期的论文“光致变色金属_Ru_Pt_Ln_二芳基乙烯分子开关”介绍了借助于金属本身具有丰富的光、电、磁性质,将金属砌块引入到光致变色体系中获得结构新颖、性能独特金属分子开关的新方法。

目前，针对二芳基乙烯全光开关，如何寻求到符合材料吸收特性的工作介质材料，并使之与目前有限的几种激光光源进行匹配，是二芳基乙烯双稳态全光开关研究中的难点。

发明内容

本发明根据目前全光开光装置技术中的不足，提供了一种二芳基乙烯掺杂薄膜双稳态全光开关。

本发明的另一目的在于提供上述全光开关的应用。

本发明的技术目的通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种二芳基乙烯掺杂有机薄膜全光开关，包括激发光源、有机薄膜和探测光源，所述有机薄膜的成分为顺-1,2-二氰基-1,2-双(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)乙烯掺杂到聚甲基丙烯酸甲酯；

所述激发光源包括第一激光器和第二激光器，所述第一激光器为375nm紫外激光器，所述第二激光器为532nm可见激光器；所述探测光源为632.8nm氦氖激光器；

所述全光开关还包括一个曝光定时器，其控制第一激光器和第二激光器交替对有机薄膜进行照射；

所述顺-1,2-二氰基-1,2-双(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)掺杂浓度为5～20％。

所述顺-1,2-二氰基-1,2-双(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)结构如下：