钌复合物的分子结构
电致变色是指在外加电场或电流的作用下, 物质的光学性能如吸收波长或吸收率产生稳定可逆变化的现象. 人们通常所指的电致变色仅涉及可见光区(400~760 nm)内的变色现象和可变色的物质. 考虑到光通讯中所用的是1300和1310 nm的近红外光, 近年来人们一直在寻找并开发近红外有机光学材料, 如近红外电致变色有机材料, 并试图将这种材料用于光通讯器件. 可控光衰减器是光通讯中用量很大、极为重要的器件. 在波分复用体系中, 它主要是用来调节输入和输出光信号的强度.
目前用于光纤线路中的可控光衰减器, 主要是用机械的方法来调节光的强度, 但它们存在着不能用于平面器件集成的缺点. 基于有机高分子材料的电致变色近红外光衰减器, 由于其易加工的特点和具有便于平面集成的优点, 引起了学术界和工业界的研究兴趣.
已知的近红外电致变色材料有三氧化钨、钼的金属有机复合物、聚苯胺和聚噻吩衍生物等. 另外, NortelNetwork公司在专利中报道了基于多晶的三氧化钨薄膜的光衰减器具有很好的调制能力(约50dB). 但该器件的结构繁杂, 制作困难且调制的可逆性差. 钌的复合物和三氧化钨分别为阴极材料和阳极材料, 如二者同时用于一个器件中可以提高器件的调制能力并简化器件结构. 但考虑到钌的复合物薄膜的电荷密度很低, 不易与三氧化钨薄膜的电荷密度匹配. 而增加复合物薄膜的厚度, 将增长离子迁移时间, 降低响应速度.
为了解决器件中存在的这些问题,中国科学院长春应用化学研究所张吉东等人组装并表征了一种基于双核钌复合物/多晶三氧化钨的电致变色近红外光衰减器. 实验结果表明, 用钌复合物的溶液作为多晶三氧化钨的配对电致变色材料可以提高器件的性能. 与不含钌复合物的光衰减器相比, 基于钌复合物/多晶三氧化钨的器件对1550nm波长光的调制能力可以从19.1dB提高至30.0 dB, 电致变色效率从29.2 cm2/C提高至121.2 cm2/C.