ISBN 5-03-000516-1
В книге, написанной специалистами из США, Франции, Великобритании, ФРГ и Бельгии, изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований нелинейных оптических свойств органических материалов. Проанализирована зависимость нелинейных восприимчивостей от гиперполяризуемости и ориентации молекул. Обсуждаются методы расчета гиперполяризуемостей (в том числе кван-товохимические) и принципы молекулярной инженерии материалов с высокой нелинейной восприимчивостью. Рассмотрены эксперименты с монокристаллами, порошками, жидкостями, молекулярными моно- и мультислоями. Описана технология выращивания крупных монокристаллов, изготовления капиллярных и канальных волноводов, проведения твердофазной полимеризаций диацетиленов и т. д.
Том 1 посвящен квадратичным эффектам.
Для специалистов в области квантовой электроники, оптики, кристаллофизи-
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
В предисловии Шемлы и Зисса — редакторов коллективной монографии «Нелинейные оптические свойства органических молекул и кристаллов» — сформулированы ее общие идеи и цель.
В дополнение надо отметить следующее. В монографии впервые в мировой литературе с единых позиций рассмотрена довольно сложная совокупность вопросов, связанных с оптически нелинейными органическими материалами в целях возможно более полного удовлетворения требований одной из наиболее быстро развивающихся областей современной науки и техники — оптоэлектроники, исходя из высокой вероятности приоритетного развития науки и техники коммуникаций и управления, вплоть до уровня сверхбольших систем и переработки терабит-ных потоков информации в реальном масштабе времени. Это развитие касается оптоэлектроники объемных и интегральных устройств с использованием не только классических полупроводниковых материалов, включая квантоворазмерные сверхструктуры и высокотемпературные сверхпроводниковые материалы, но и органических материалов — монокристаллов и текстур.
Главы книги написаны ведущими специалистами США, Франции, ФРГ, Великобритании и Бельгии в данной области, что обеспечило высокий уровень изложения с акцентом на практическую направленность как теоретических, так и технологических разработок, еще не вполне завершенных.
В книге убедительно показана эффективность современного подхода к решению материаловедческих задач: от выяснения жестких корреляций между особенностями структуры органических молекул и упаковки их в кристаллах с количественным описанием квадратичной и кубичной оптической нелинейности к программному синтезу веществ. За синтезом веществ следует характеристика как используемых, так и подлежащих отработке методов выращивания кристаллов, получения простых и
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора перевода........... 5
Предисловие................ 6
Часть I. ВВЕДЕНИЕ.............. 16
Глава 1. Структура и свойства органических твердых тел. Р. Силби 16
1.1. Введение............... 16
1.2. Структура.............. 16
1.2.1. Кристаллическая структура........ 16
1.2.2. Колебательный спектр......... 19
1.2.3. Дефекты............. 20
1.3. Электронные состояния........... 20
1.3.1. Экситонные состояния в кристаллах...... 21
1.3.2. Взаимодействие экситонов с фононами..... 24
1.3.3. Элементы беспов'ядка в органических твердых телах 26
1.3.4. Последние экспериментальные работы по органическим кристаллам............ 27
1.4. Электронная структура полимеров с сопряженными связями 28
1.4.1. Высокопроводящие легированные полимеры ... 28
1.4.2. Полидиацетилены........... 29
1.4.3. Электронная структура......... 30
1.5. Заключение.............. 30
Часть II. КВАДРАТИЧНЫЕ НЕЛИНЕЙНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ............... 32
Глава 2. Нелинейная оптика молекулярных кристаллов с квадратичной восприимчивостью. Оптимизация нелинейного отклика. Ж- Зисс,
Д. Шемла.............. 32
2.1. Введение............... 32
2.2. Основные понятия квадратичной нелинейной оптики ... 35
2.2.1. Линейная оптика конденсированных сред .... 35
2.2.2. Феноменологическое введение в теорию нелинейных вос-приимчивостей..........; 39
2.3. Нелинейные оптические эффекты низшего порядка ... 48 2.3.1. Введение . ........... 48
2.4. Квадратичные нелинейные эффекты в органических молекулах 65
2.4.1. Электронные и оптические свойства органических молекул .............. 65
2.4.2. Молекулярные поляризуемости....... 74
2.4.3. Нелинейно-оптические эффекты в органических молекулах .............. 84
2.4.4. Применение теории конечного поля для описания молекулярных восприимчивостей........ 90
2.5. Соотношения между микро- и макроскопическими оптическими нелинейностями............. 104
2.5.1. Введение............. 104
2.5.2. Конденсированные органические среды . ... 107
2.5.3. Модель ориентированного газа в исследованиях кристаллов с внутримолекулярным переносом заряда: кристаллы MAP............. 119
2.5.4. От нецентросимметричной структуры к оптимизированной ............... 127
2.5.5. Примеры кристаллических структур с большой оптической нелинейностью.......... 138
ОГЛАВЛЕНИЕ 527
2.6. Нелинейные органические кристаллы. От объемных кристаллов
к волноводным структурам......... 152
2.6.1. Использование нелинейных кристаллов в различных устройствах............ 152
2.6.2. Характеристики некоторых оптически нелинейных органических кристаллов.......... 15&
2.6.3. Волноводная нелинейная оптика...... 171
2.7. Заключение...........Л . . 195
Глава 3. Молекулярные гиперполяризуемости органических веществ.
Д. Паф, Дж. Морли........... 19»
3.1. Введение............... 199
3.2. Вторая гармоника, индуцированная электрическим полем в чистых жидкостях и растворах......... 201
3.3. Метод суммирования по состояниям....... 207
3.4. Расчеты гиперполяризуемости методом молекулярных орби-талей................ 212
3.5. Тензор р молекулы паранитроанилина...... 216
3.5.1. Результаты расчета.......... 216
3.5.2. Сравнение результатов расчета и эксперимента . . 220
3.6. Расчеты для других молекул......... 224
Глава 4. Конструирование органических молекулярных кристаллов для
эффективной генерации второй гармоники. Ж. Нику, Р. Твиг 229
4.1. Введение............... 229
4.2. Природа оптической нелинейности органических молекулярных кристаллов.............. 230
4.2.1. Свойства органических молекул...... 230
4.2.2. Свойства органических кристаллов...... 238
4.3. Молекулярная инженерия.......... 248
4.3.1. Определение............ 248
4.3.2. Противоречия оптимизации........ 249
4.3.3. Молекулярная инженерия........ 255
4.4. Наиболее изученные органические материалы .... 264
4.4.1. Ранний период исследований...... . 264
4.4.2. Мочевина и ее производные........ 266
4.4.3. ж-Дизамещенные производные бензола..... 266
4.4.4. Ароматические нитросоединения...... . . 267
4.4.5. Органические соли.......... 271
4.5. Менее изученные органические материалы..... 273
4.5.1. Нитробензолы............ 273
4.5.2. Нитропиридины........... 277
4.5.3. Прочие нитрогетероциклы........ 280
4.5.4. Ароматические молекулы с донорно-акцепторными заместителями, кроме нитрогруппы....... 281
4.5.5. Поляризованные олефины . ....... 282
4.5.6. Углеводы и аминокислоты ... ..... 285
4.5.7. Соединения с необычной структурой..... 286
4.6. Заключение.............. 288
Глава 5. Выращивание и определение качества молекулярных кристаллов. Ж. Бадан, Р. Пермь, А. Периго, П. Видакович ... 290
5.1. Введение............... 290
5.2. Физико-химические свойства нелинейных органических материалов ............... 291
5.3. Подготовка материалов для выращивания кристаллов . . 294-
528 ОГЛАВЛЕНИЕ
5.3.1. Синтез.............. 294
5.3.2. Очистка............. 295
5.3.3. Анализ............. 297
5.4. Выращивание кристаллов.......... 297
5.4.1. Выращивание из расплава........ 297
5.4.2. Выращивание из растворов........ 304
5.4.3. Выращивание путем возгонки....... 311
5.5. Методы определения качества кристаллов...... 312
5.5.1. Поляризационная микросколия....... 314
5.5.2. Рентгеновские методы......... 314
5.5.3. Другие методы..... ..... 319
5.6. Получение органических нелинейных волноводов . . . 323
5.6.1. Изготовление капиллярных и канальных волноводов 329
5.6.2. Выращивание волокон с сердцевиной из органических кристаллов и органических канальных волноводов . . 330
5.6.3. Результаты............ 331
5.6.4. Обсуждение результатов......... 337
5.7. Заключение.............. 342
Приложение............... 344
Глава 6. Получение и исследование органических тонких пленок (пленки Ленгмюра — Блоджетт). А. Барро, М. Вандевивер . . 345
6.1. Получение пленок Ленгмюра — Блоджетт...... 345
6.2. Исследование пленок Л Б.......... 351
6.3. Заключение.............. 364
Глава 7. Свойства и применение мочевины. Ж.-М. Альбу, С. Танг . . 368
7.1. Введение............... 368
7.2. Нелинейные оптические свойства молекулы мочевины ... . 369
7.3. Линейные и нелинейные оптические свойства кристаллов мочевины ................ 375
7.4. Генерация второй гармоники и сложение частот в кристаллах
мочевины............... 375
7.5. Спонтанные и вынужденные оптические параметрические процессы в кристаллах мочевины......... 381
Глава 8. Нелинейные оптические свойства легированных полимерных
структур. Д. Уильяме........... 387
8.1. Введение............... 387
8.2. Физическое описание взаимодействий в легированных структурах ................ 391
8.3. Нелинейные эффекты низшего порядка в полимерных пленках 402
8.4. Исследование легированных полимеров: итоги и перспективы 410 Глава 9. Электрооптические органические материалы. К. Сингер, С. Ла-
лама, Дж. Сон, Р. Смолл.......... 414
9.1. Введение............... 414
9.2. Линейный электрооптический эффект....... 416
9.3. Органические кристаллы.......... 426
9.4. Новые тенденции............ 435
9.5. Заключение.............. 442
Приложение 1. Данные по генерации второй гармоники в порошках органических соединений. Ж- Нику, Р. Твиг........ 445
Приложение 2. Гиперполяризуемости органических молекул, определенные по второй гармонике, индуцированной электрическим полем. Ж. Нику, Р. Твиг................. 486
Литература................. 494
Русскоязычная и дополнительная литература....... 517
Предметный указатель.............. 523
Цена: 300руб.
