氧化石墨烯-卟啉复合材料光限幅性能的理论研究

利用时域有限差分法数值求解速率-场强方程,研究了一系列共价连接的氧化石墨烯-卟啉复合材料在纳秒时域内的光限幅性质和双光子吸收. 计算结果表明,氧化石墨烯-卟啉复合分子与单独的卟啉分子相比展现出增强的光限幅效应,并且有着更大的双光子吸收截面.与之前得到的含重金属的卟啉分子具有更强非线性光学性质的结论不同,不含金属元素的卟啉分子与氧化石墨烯结合后展现出了更强的非线性光学性质. 理论计算的结果与实验测量符合较好. 此外,着重研究了介质的厚度和脉冲宽度对分子双光子吸收截面的影响. 结果表明,随着介质厚度的增加或者脉宽的变宽分子的动态双光子吸收截面增大.     

石墨烯在中红外波段的光限幅效应研究

利用纳秒级脉冲量激光的Z 扫描方法对不同层数石墨烯薄膜在3 m~5 m中红外波段的光限幅效应开展了研究,获得的开孔Z扫描曲线均呈现出单一谷结构,而闭孔Z扫描曲线没有明显的峰谷对称结构。通过对开孔Z扫描实验数据进行数值模拟,分别得到3层石墨烯在3.010 m、3.522 m、4.326 m和4.880 4 m 4个中心波长处的三阶非线性吸收系数和光限幅阈值分别为11.3910-7cm/W、10.6110-7cm/W、9.7510-7cm/W、8.8110-7cm/W和3.49 J/cm2、3.75 J/cm2、4.11 J/cm2、4.55 J/cm2;3层、5层和7层石墨烯在3.522 m中心波长处的三阶非线性吸收系数和光限幅阈值分别为10.6110-7 cm/W、11.3210-7 cm/W、11.9510-7 cm/W和3.75 J/cm2、3.41 J/cm2、3.32 J/cm2。实验数据表明,石墨烯在中红外波段产生了较强的非线性反饱和吸收而具有明显的光限幅效应。     

非线性光栅的自适应光限幅

首次采用液晶为自聚焦媒质,夹在内表面刻有光栅的两玻璃片间,以Ar离子激光514.5nm波长的激光束垂直入射到光栅上,实验验证了该光栅的自适应光限幅特征。     

非线性光学限幅技术与激光防护

介绍了非线性光限幅技术的基本原理，评述了单一型光限幅技术的发展以及复合型光限幅技术的最新成果。     

基于激发态非线性拆射效应的全光开关与光限幅

提出一种新型的光控光开关，以５３２ｎｍ脉冲激光入射金属－类卟啉有机材料，强激发态吸收导致瞬态透镜效应，使同时通过介质的６３２．８ｎｍ激光实现光开关，实验演示了开关特性，开启和关闭时间均为１００ｎｓ，还演示了激发态吸收和非线性折射两种效应共同作用的单光束光限幅，对上述两种基于非线性折射效应的器件特性进行了理论分析。     

萘酞菁铅化合物的光限幅特性研究

应用调Q倍频ns/ps Nd：YAG脉冲激光,在波长为532nm,脉冲宽度为8ns,重复频率为1Hz的条件下,研究了溶于二甲基亚砜(DMSO)中的萘酞菁铅溶液的反饱和吸收和光限幅特性。实验表明,萘酞菁铅具有良好的光限幅特性,它的有效激发态吸收截面与基态吸收截面的比值约为15．21,大于萘酞菁铜。研究结果表明,萘酞菁铅的光限幅特性优于C60,激发态吸收是其主要的光限幅机理。实验结果证实了重原子效应可以通过增强系际跃迁而使三重态的反饱和吸收增强,从而提高光限幅的能力。     

PDATS对ps脉冲的光限幅效应

应用脉宽为２１ｐｓ脉冲，波长为５３２ｎｍ的激光脉冲研究了新型光限幅材料５－（２－硫甲基－４－甲基－５－嘧啶基）－２，４－戊二炔－１醇的对甲苯磺酸酯的光限幅效应，其优点是限幅幅值和限幅阈值低，分别为Ｅｃ＝１８０ｍＪ／ｃｍ＾２，Ｅｔｈ＝１５０ｍＪ／ｃｍ＾２；可见了光透射率高。     

光阑对非线性折射光限幅效果影响的理论研究

分析和计算了光阑在两种典型光路系统的光限幅中对限幅效果的影响,包括光阑的大小和位置.两种典型系统分别为理想望远系统和理想聚焦系统.计算模型基于Z扫描理论及其改进公式,限幅机理为非线性折射.对每种情况下光阑的影响进行了定性分析和计算,并取得了相应的理论曲线.研究结果对于光限幅结构中光阑的选取和优化有重要的参考意义.     

甲基红掺杂碳纳米管悬浮液的光限幅特性研究

利用实验的方法研究了甲基红掺杂碳纳米管悬浮液对波长为532 nm激光的光限幅效应.分析了样品厚度和入射激光重复频率对光限幅特性的影响,并与纯碳纳米管悬浮液的光限幅特性进行了比较.实验结果表明,对于线性透过率为60%（500 nm）的碳纳米管悬浮液,掺入甲基红后其沉淀速度明显减慢,限幅阈值由250 μJ降低为200 μJ;对于2和5 mm 厚度的样品,掺杂甲基红使碳纳米管悬浮液的箝位输出激光脉冲能量分别由45和20 μJ降低为35和9 μJ.     

甲基红掺杂碳纳米管悬浮液的光限幅特性研究

利用实验的方法研究了甲基红掺杂碳纳米管悬浮液对波长为532 nm激光的光限幅效应.分析了样品厚度和入射激光重复频率对光限幅特性的影响,并与纯碳纳米管悬浮液的光限幅特性进行了比较.实验结果表明,对于线性透过率为60%（500 nm）的碳纳米管悬浮液,掺入甲基红后其沉淀速度明显减慢,限幅阈值由250 μJ降低为200 μJ;对于2和5 mm 厚度的样品,掺杂甲基红使碳纳米管悬浮液的箝位输出激光脉冲能量分别由45和20 μJ降低为35和9 μJ. 关键词： 非线性光学 光限幅效应 甲基红 染料掺杂碳纳米管悬浮液     

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。     

Third-order nonlinear optical properties of graphene composites: A review

Graphene has excellent thirdorder nonlinear optical (NLO) properties due to its unique electronic band structure and wideband gap tunability. This paper focuses on the research progress of graphene and its composite materials in nonlinear optics in recent years. In this review, recent results on graphene (or graphene oxide)-metal nanoparticles (G-MNPs), graphene-metal-oxide nanoparticles (G-MONPs), graphene-metal sulfide nanoparticles (G-MSNPs), and graphene-organic molecular composites (G-OM) have been discussed. In addition, the enhancement mechanism of nonlinear absorption (NLA) and optical limiting (OL) have also been covered.     

MoS_2溶液的波长选择性光限幅效应研究

采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和四氢呋喃(THF)为溶剂,用离散法制备二硫化钼(MoS2)悬浮溶液,并用开孔Z扫描方法研究其在可见和近红外区域的非线性光学特性.结果显示,在强激光照射下,MoS2(in THF)悬浮溶液在可见波段(530 nm)透过率增强为常光透过率的1.54倍,表现为饱和吸收;在近红外波段(790 nm)透过率减弱为常光透过率的0.6倍,表现为反饱和吸收,具有很好的波长选择性光限幅效应.而作为对比的MoS2(in DMF)悬浮溶液在全波段透过率降低,呈现反饱和吸收特性,波长选择性不明显.机理解释可能为饱和吸收和热效应导致的自衍射两种机制联合作用.     

基于SBS光限幅和金属酞菁光限幅相结合的复合型光限幅器的研究

为了使受激布里渊散射(SBS)光限幅器的输出能量更"平",提出了一种基于SBS光限幅和金属酞菁光限幅相结合的复合型光限幅器的方案,即SBS光限幅后边放置金属酞菁光限幅,在两种光限幅器的共同限幅作用下,使复合型光限幅器的输出光能量更"平". 数值模拟了该复合型光限幅器的输出光能量随入射光强度的变化曲线,并在Countinuum's Nd: YAG种子注入式激光器中进行了实验验证. 理论和实验结果均表明,复合型光限幅器的输出光能量比单独SBS光限幅器更"平". 关键词： 复合型光限幅器 SBS光限幅 金属酞菁限幅     

8-辛烷氧基金属酞菁的皮秒三阶光学非线性与光限幅特性

应用Z扫描技术在甲苯溶液中研究了三种8辛烷氧基金属酞菁[(C8H17O)8PcZn(PcZn),(C8H17O)8PcNi(PcNi)和(C8H17O)8PcPb(PcPb)]在532nm对35ps脉冲激光的三阶非线性吸收和折射特性.用多能级模型拟合实验数据,得到三种酞菁的激发单重态吸收截面积σex分别为27×10-17cm2(PcZn),8.2×10-18cm2(PcNi)和3.4×10-18cm2(PcPb),相应的非线性折射率n2=-7.9×10-13,-5.5×10-13和-1.6×10-12esu,三种酞菁都具有自散焦效应.通过入射能流与透射能流的关系,研究了该类分子在甲苯溶液中在532nm对35ps脉冲激光的限幅特性,限幅机理是基于激发单重态的反饱和吸收.在TT0=0.5时,分别测定出它们的限幅阈值为60mJcm2(PcZn),80mJcm2(PcNi)和130mJcm2(PcPb).当入射能流达到500mJcm2时,相应的最高输出能流分别为40,80和150mJcm2,其中锌和镍酞菁的输出能流远低于同样条件下C60的输出能流(140mJcm2). 关键词： 光限幅 8-辛烷氧基金属酞菁 Z-扫描 非线性吸收     

碳纳米管悬浮液的光限幅特性实验研究

通过超声波降解法制备了多壁碳纳米管的水-表面活性剂悬浮液,测量了其对于1 064 nm,脉宽10 ns Nd:YAG调Q脉冲激光的光限幅曲线。实验发现：入射激光能量密度较低时,出射能量密度随入射能量密度的增加而线性增加;当入射能量密度为160 mJ/cm2时,出射能量不再线性增加并且逐渐趋近于光限幅器的嵌位输出值,约16 mJ,同时,对激光的透过率从71%下降到15%。通过Z扫描和探针光实验以及45°散射角下散射能量、散射率随入射激光能量变化曲线的测量,对碳纳米管悬浮液的光限幅机理进行了研究。结果表明：其限幅机理可能源于碳纳米管吸收激光能量后升华产生的膨胀的碳气泡对入射激光产生的非线性散射;另外,非线性折射对光限幅效果也有一定的作用。     

Enhanced optical nonlinear absorption of graded Au--TiO2 composite films

This paper reports that single-layer and graded Au-TiO2 granular composite films with Au atom content 15%- 66% were prepared by using reactive co-sputtering technique. The third-order optical nonlinearity of single-layer and graded composite films was investigated by using s- and p-polarized Z-scans in femtosecond time scale. The nonlinear absorption coefficient βeff of single-layer Au-TiO2 films is measured to be -2.3×10^3-0.76×10^3 cm/GW with Au atom content 15%-66%. The βeff value of the 10-layer Au-TiO2 graded film is enhanced to be -2.1×10^4cm/GW calculated from p-polarized Z-scans, which is about ten times the maximum βeff of single-layer films. Broadened response in the wavelength region 730-860 nm of the enhanced optical nonlinearity of graded Au-TiO2 composite films was also investigated.     

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.     

聚苯胺/碳纳米管复合体的制备及其三阶非线性光学性能研究

通过原位吸附-受限生长聚合法成功制备了聚苯胺/碳纳米管(PANI/MWCNT)复合体.红外光谱和拉曼光谱证实了在碳纳米管(MWCNT)表面的包覆层为聚苯胺(PANI).紫外—可见吸收光谱表明随着MWCNT含量的增加PANI的吸收发生红移且强度提高.扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察发现，PANI/MWCNT复合体直径为40—70nm，其中PANI的包覆层厚度约为15—20nm.利用四波混频方法测试它们的三阶非线性光学系数，结果发现PANI/MWCNT复合体的三阶非线性光学系数比纯PANI大，这说明在MWC 关键词： 碳纳米管 聚苯胺 复合体 三阶非线性光学系数     

非聚焦条件下CS2介质中受激布里渊散射光限幅特性的研究

采用布里渊噪声起源模型，数值研究了非聚焦条件下CS₂液体介质中脉冲传输的能量与功率特性.结果表明，在非聚焦条件下，透射光的功率波形仍然表现出光限幅特性，而透射能量随入射能量线性变化，不具有限幅特性，这一点与聚焦条件下的结果不同.以波长1053nm、脉宽20 ns的Nd:YLF激光器为光源，采用3∶1的缩束系统，通过衰减片调整入射光能量在2mJ—92mJ变化，获得了透射光能量和功率波形随入射能量变化的规律，并与聚焦条件下的结果进行了比较.实验结果与理论模拟相符合.由于聚焦条件下当入射能 关键词： 非线性光学 受激布里渊散射 光限幅 非聚焦