基于电光极化聚合物的新型太赫兹辐射源材料特性及机理的研究

由于太赫兹波独特的性质，太赫兹技术在生物医药、食品检验、环境监测及安全防恐等国民经济和社会发展中有广阔的应用前景，而高功率宽频带的太赫兹辐射源材料作为太赫兹技术的基础成为迫切需要解决的关键问题。针对这一问题，本项目提出利用新型太赫兹辐射源材料- - 非线性系数高、光热稳定性好、制作简单的电光极化聚合物来取代无机晶体通过光整流效应（宽频太赫兹产生方法）实现太赫兹辐射。本项目拟通过研究发色团分子在聚合物中的电光性能，设计制作系列不同性能的发色团和光热稳定性好、成膜性佳的聚合物；通过调整发色团的种类、浓度、与聚合物的结合方式以及极化工艺，获得具有高电光活性、高光热稳定性和低光学损耗的电光聚合物材料；利用各种先进技术和理论，研究决定太赫兹辐射效率的各种影响因素；进行电光极化聚合物材料作为太赫兹辐射源的实验，为探索发展新型太赫兹辐射源材料和器件提供理论和技术依据。

由于太赫兹波独特的性质，太赫兹技术在生物医药、食品检验、环境监测及安全防恐等国民经济和社会发展中有广阔的应用前景，而高功率宽频带的太赫兹辐射源材料作为太赫兹技术的基础成为迫切需要解决的关键问题。针对这一问题，本项目提出利用非线性系数高、光热稳定性好、制作简单的电光极化聚合物来取代无机晶体通过光整流效应（宽频太赫兹产生方法）实现太赫兹辐射。. 本项目设计并合成了9种电光活性高低不同的发色团分子，通过不断改进分子结构，优化发色团的合成路线，新设计发色团的电光活性逐渐增强，从16pm/V提高到337 pm/V，最高数值达到国际先进水平，形成了具有完全自主知识产权的电光分子材料库。. 研究了双发色团聚合物体系实现高电光系数的各种影响因素，包括发色团的种类、主客体发色团的浓度、发色团与聚合物的结合方式以及发色团的紫外吸收光谱等，这是首次对双发色团电光聚合物体系进行深入系统的研究，为下一步制作高性能电光材料奠定基础；设计并合成了高取向稳定性的聚合物电光材料，85℃加热500小时，电光系数最高仍能保持93%以上，在进行高能量激光辐射时保证电光系数不会衰减。. 为了将聚合物电光材料用于太赫兹辐射源的研究，本项目突破了超厚聚合物电光薄膜材料的制备工艺和极化工艺技术，制备了几十微米甚至上百微米厚度的薄膜，同时利用接触极化解决了厚薄膜的有效极化；研究了太赫兹辐射效率和带宽的影响因素，包括飞秒激光特性（波长、重复频率、脉宽和平均功率等）、薄膜电光系数、厚度以及相干长度等，并利用时域光谱系统进行电光极化聚合物材料作为太赫兹辐射源的实验，并检测到相应信号。. 通过本项目的研究，顺利完成了发色团的设计与合成，新型双发色团聚合物电光材料和高取向稳定性聚合物电光材料的设计、合成及性能表征以及太赫兹辐射效率的各种影响因素等研究内容，同时攻克了超厚聚合物电光薄膜材料的制备和极化等关键技术，顺利完成了本项目的研究目标，发表相关文章11篇，申请了2篇专利，得到了预期的研究成果，为探索发展新型太赫兹辐射源材料和器件提供理论和技术依据。