基于富勒烯C60结构体系的金纳米粒子合成物光学非线性研究

使用532nm,8ns激光脉冲研究了两种新型的基于富勒烯C₆₀结构体系的金纳米粒子合成物的光学非线性.Z-scan实验结果和理论分析的比较表明,材料的非线性吸收强烈地依赖于材料中的配合体,而非线性折射主要来自金纳米粒子的贡献.而且与熟知的C₆₀甲苯溶液光限幅特性作了比较,分析了光限幅机理. 关键词： 60结构体系')" href="#">基于富勒烯C₆₀结构体系 金纳米粒子 等离子体 光限幅     

一新型金属有机化合物在皮秒激光下的三阶非线性光学性质研究

利用皮秒激光光源,采用z扫描技术研究了一种新型金属有机化合物的三阶非线性光学性质以及光限幅特性.z扫描研究结果表明,这种化合物在1064 nm波长激光激发下的三阶非线性极化率χ(3)为3.8×１０-14 esu,并且存在双光子吸收.光限幅实验结果显示双光子吸收和非线性折射两种不同机制决定了该化合物的光限幅特性.     

有机材料ZnTBP-CA-PhR的非线性吸收和光学限幅性能

报道了一种新型有机材料ZnTBP-CA-PhR的光学非线性吸收特性，此材料在激光作用下，在可见光区域具有反饱和吸收，再反饱和吸收和饱和吸收效应.同时发现该材料优良的光学限幅性能，不仅光限幅的阈值低，而且限幅前光透射呈线性状态没有光学非线性效应.用5能级结构模型及速率方程模拟了饱和及反饱和的实验曲线，分析了非线性吸收等的物理机理.     

一种新型芴类衍生物的光谱及光限幅性能分析

利用Heck反应合成了一种新型的共轭长链的芴类衍生物,研究了它的线性和非线性光学特性。测试了它在石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯和二甲基甲酰胺(DMF)四种不同极性溶剂中的紫外吸收和荧光光谱特性,结果表明溶剂极性对新物质紫外吸收光谱和荧光光谱有一定程度的影响,随着溶剂极性的增加,吸收光谱和荧光光谱均红移。在激发波长为1064nm皮秒激光器作用下,测试了新物质的光学非线性——光限幅效应,结果显示其透射率随入射光强的变化呈现非线性降低,限幅效应明显。根据分析得出,此光限幅效应是由三光子吸收引起。通过数据拟合,得出了新物质的三光子吸收系数γ为5.4×10-21 cm3/W2及相应的三光子吸收截面σ′3为7.3×10-77 cm6.s2。     

可溶性高聚物-多壁碳纳米管复合物的吸收光谱和光限幅性能研究

合成了三种可溶性高聚物嫁接的多壁碳纳米管复合物,包括聚乙烯基咔唑-多壁碳纳米管复合物(MWNTs-PVK),聚苯乙烯-多壁碳纳米管复合物(MWNTs-PSt)和聚甲基丙烯酸甲酯-多壁碳纳米管复合物(MWNTs-PMMA)。合成样品的TEM图显示出高聚物成功地包裹在碳纳米管外。样品的氯仿溶液UV-Vis 吸收谱显示,复合物的紫外区与纯的多壁碳纳米管不同,有一些复杂的特征吸收峰,反映了高聚物与碳纳米管共价连接的作用。利用Z扫描技术通过527 nm的纳秒激光脉冲激发研究了这三种复合物的非线性光学性质和光限幅性能。这三种复合物的氯仿溶液的光限幅性能很相似,并且优于纯多壁碳纳米管氯仿悬浮液和C60甲苯溶液。为解释观察到的结果,研究了样品的非线性折射,非线性吸收和非线性散射机制。结果显示,非线性吸收是引起样品光限幅的主要机制。     

GaAs在光通讯波段的超快非线性光学研究

采用Z-扫描和泵浦-探测技术,在光通讯波段对砷化镓(GaAs)单晶进行了非线性动力学以及非线性光学的实验研究.飞秒泵浦-探测实验结果表明,三阶非线性光学效应源于砷化镓单晶对飞秒激光的瞬态双光子吸收,而五阶非线性光学效应源于砷化镓单晶双光子吸收诱导的自由载流子吸收效应.通过Z扫描实验,得到了关于GaAs单晶所有的非线性光学参数,包括双光子吸收系数、三阶非线性折射系数、双光子吸收诱导的自由载流子吸收截面以及双光子吸收诱导的自由载流子折射截面.结果表明,砷化镓单晶在制造光限幅器件和光电探测器方面具有良好的发展前景.     

用Z-scan法研究非线性介质中的热效应

从热传导方程出发,研究了脉冲激光作用下因样品线性和非线性吸收引起热效应而产生的折射率变化.从理论分析得出,当仅存在线性吸收时,非线性折射率的概念在通常情况下并不适合于由热效应产生的非线性,但在所用的激光脉冲很短的情况下,类似于其它非线性的各种效应,对热效应也可定义时间平均非线性折射率,并可用Z-scan法对这两类吸收感生的不同非线性折射率进行测量.所得结论符合实验结果.     

基于单光束Z-scan技术的非线性测量技术的发展

介绍了由Sheik-Bahae等人提出的、用于测量材料三阶非线性的单光束Z-scan技术。该技术能同时测量材料的非线性折射和非线性吸收,并能给出非线性折射的符号。介绍了以该技术为基础并经改进的几种测量技术:遮挡Z-scan,I-scan和微分Z-scan。引出了近10年来新发展的相位4f相干成像技术,并对其基本原理进行了阐述,分析了其应用特点。该技术具有使用单脉冲进行测量,光路简单,测量灵敏度高,无样品移动等特点。     

一种新型偶氮化合物的纳秒光限幅特性研究

研究了反式—4—{[p—(N,N—二羟乙基胺基)偶氮苯]乙烯基}吡啶在N,N—二甲基甲酰胺(DMF)中的光限幅性能。实验结果表明,该偶氮化合物的DMF溶液对波长为532nm,脉冲宽度为8ns的激光脉冲具有很强的光限幅特性。理论分析表明,光限幅效应主要起源于材料的双光子吸收。利用双光子吸收模型拟合光限幅实验数据得到材料的双光子吸收系数β=1.6×10-9cm/W。     

有机材料ZnTBP—CA—PhR的非线性吸收和光学限幅性能

报道了一种新型有机材料znTBP—CA—PhR的光学非线性吸收特性，此材料在激光作用下，在可见光区域具有反饱和吸收，再反饱和吸收和饱和吸收效应．同时发现该材料优良的光学限幅性能，不仅光限幅的阈值低，而且限幅前光透射呈线性状态没有光学非线性效应．用5能级结构模型及速率方程模拟了饱和及反饱和的实验曲线，分析了非线性吸收等的物理机理．     

强非线性吸收下高斯光束Z-扫描衍射理论模型

 摘要：在同时考虑非线性折射和非线性吸收的情况下，借助光的衍射理论，研究了Z-扫描技术的衍射理论模型，分析了非线性折射和非线性吸收同时存在时Z-扫描曲线的形状特征和变化规律。数值计算表明，非线性吸收相移和非线性折射相移的比值是影响接收小孔输出光功率的重要因素。要想得到好的光限幅效果，应选取非线性相移比值远小于1或远大于2的非线性材料。     

Optical switching of 2-(2<Superscript>′</Superscript>-hydroxyphenyl) benzoxazole in different solvents

All-optical switching and beam deflection of 2-(2^′-hydroxyphenyl) benzoxazole (HBO) in three species of solvent (cyclohexane, ethanol and dimethyl sulfoxide) have been investigated by using third-harmonic generation (355 nm) of a mode-locked Nd:YAG laser as a pump beam and a continuous-wave He-Ne laser (632.8 nm) as a probe beam. The nonlinear refractive indices of HBO in different solvents are determined by using the Z-scan technique. The optical switching and beam-deflection effects are due to the change of the refractive index of HBO under the pump beam. Through the study of the absorption spectra and the fluorescence spectra of HBO in different solvents, we conclude that the principal reason for the change of the refractive index of HBO is not the thermal effect because of absorption of the pump beam, but the excited-state intramolecular proton-transfer (ESIPT) effect of HBO under the pump beam. As the ESIPT process is very fast, HBO might be an excellent material for high-speed optical switching. Received: 28 October 2002 / Revised version: 18 March 2003 / Published online: 2 June 2003 RID="*" ID="*"Corresponding author. Fax: +86-22/2350-1242, E-mail: zhanggl@nankai.edu.cn     

两种三光子吸收染料光限幅性能的实验研究

研究了两种新型D-π-D结构的芴类衍生物4-{7-[4-（二甲基胺）苯基]-9,9-二（2-乙基己基）-9H-芴-2-}-N,N-二甲基苯胺[缩写为B（DMAP）F]和4-{2-[7-（4-氨基苯乙烯基）-9,9-二（2-乙基己基）-9H-芴-2-]乙烯基}苯胺（缩写为BASF）在四氢呋喃（THF）和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中的线性吸收和单光子荧光行为,用脉冲宽度为38ps,重复频率为10Hz的1064nmNd;YAG脉冲激光研究了两种化合物的三光子吸收性质,结果表明：受溶剂效应的影响,两种化合物在极性较大的四氢呋喃溶剂中的最大线性吸收峰和荧光发射峰都有所红移;在极性较大溶剂中三光子吸收截面的数值较大,最高达到10^ -76cm^6S^2数量级。两种新材料还表现出明显的三光子吸收光限幅效应,当入射光强为8GW／cm^2时,B（DMAP）F和BASF的非线性透过率分别达到35％和39％。     

偶氮分散红聚合物薄膜的Z扫描研究

采用单光束Z扫描技术对新型光学存储材料偶氮分散红聚合物的薄膜样品进行了测量。实验结果表明 ,该样品的非线性折射率为负值。为消除非线性吸收的影响 ,将实验所得有孔Z扫描曲线除以开孔Z扫描曲线进行了处理。从Z扫描曲线的实验数据处理得到这种新型偶氮分散红聚合物薄膜材料的非线性折射率为 :- 5 .5× 10 -6cm2 /W ,其值比常见无机非线性光学材料大 8～ 9个数量级 ,是一种很有应用前景的新型光学存储材料。最后 ,对这种偶氮聚合物薄膜具有大的非线性折射率的物理机制进行了分析。初步认为 :在线偏振光照射下 ,偶氮分子变为各向异性。这些类似液晶相的分子很好地关联在一起 ,分子的取向对外界扰动的响应是一种集体的效果 ,所以他们具有很大的非线性响应。     

可溶性多壁碳纳米管光限幅机理研究

根据光限幅与Z扫描实验研究了可溶性多壁碳纳米管的光限幅机理.通过现象分析、数据处理以及类比研究,证实材料的光限幅特征符合非线性吸收效应.对厚样品的独特现象进行了解释,讨论了其他机理的影响.根据Z扫描公式,计算了实验材料的三阶非线性系数.通过分析证实了非线性吸收在可溶性多壁碳纳米管的光限幅中发挥着主要作用.对厚介质的特殊现象进行的分析和计算表明,对于较厚介质和激光连续加热的情况下,其他机理的影响并不能完全否定,其特殊现象可能与微气泡的气穴作用有关.     

Optical limiting response by embedding copper phthalocyanine into polymer host

The multilayer film of PMMA containing mononuclear octakis(mercaptopropylisobutyl-POSS) substituted phthalocyaninato-copper (CuPc) was obtained by spin-coating on quartz substrate. The nonlinear absorption and optical limiting (OL) performance of CuPc have been described using the open-aperture Z-scan technique. The measurements were performed using collimated 4 ns pulses generated from a frequency-doubled Nd:YAG laser at 532 nm wavelength. The results indicate that CuPc/PMMA composite exhibits a much larger nonlinear absorption coefficient, a lower saturable fluence and a lower absorption cross-section ratio for optical limiting when compared to the same CuPc molecules in solution. No evidence of film fatigue or degradation was observed in the CuPc/PMMA film after numerous scans at varying laser intensity. This material is a good candidate for optical limiting applications.     

物理参数对光限幅效应的影响

为了对抗日益严重的激光武器威胁，需要了解激光防护材料的光学性能。该文根据非线性吸收模型，推导出光限幅阈值表达式。并以表达式为理论依据，利用配位聚合物［Cd(L4)(SO4)(H2O)2］n在波长532nm、脉冲宽度为40ps的条件下所获得的实验数据，分析研究非线性吸收参数、线性透过率和有效激发态吸收截面等物理参数对光限幅效应的影响。以此为基础，研究了激光防护材料的非线性光学特性和光限幅特性，为制备光限幅材料提供了理论和实验依据。