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％。     

一种新的芴类衍生物的三光子吸收诱导荧光和光限幅效应研究

通过对新合成的芴的一种具有对称性衍生物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(BASF)的DMF溶液的研究，发现其具有很强三光子吸收频率上转换荧光发射特性，实验测出上转换荧光的波长范围是456—775nm，在510nm处的荧光强度与入射光强的三次方成正比.在0.03mol/L的浓度下就有明显的三光子吸收诱导的光限幅效应.非线性吸收系数和吸收截面分别为γ=4.34×10^-20cm³/W²和σ₃＝2.4×10^-39cm⁶/W². 关键词： 三光子吸收 光限幅 上转换荧光 吸收截面     

两种新型芴类衍生物的三光子吸收特性研究

研究了两种新型芴类衍生物9，9_二（2_乙基已基）_2，7_二咔唑_9H_芴（简记为DCZF）和9 ，9_二（2_乙基已基）_2，7_二（2_（4_甲氧基）苯_2，1_乙烯基）芴（简记为BMOSF）在N ，N_二甲基甲酰胺（DMF）中的线性吸收和单光子荧光行为，并用脉冲宽度为38ps，重复 频率为10 Hz的1064 nm Nd：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： 两种新材料的最大线性吸收峰分别位于330和380nm，吸收区域覆盖了270—420 nm波段. 两种化合物的荧光带位于蓝_紫区，中心波长为369和442 nm，都具有较小的斯托克斯位移. 化合物DCZF和BMOSF的三光子吸收系数分别为γ_DCZF=678×10^{- 20} cm3/W²和γ_BMOSF=592×10^-20 cm³/W². 同时， 两种新材料还表现出明显的三光子吸收光限幅效应，当入射光强分别为8和6GW/cm²时，非线性透过率分别达到30%和45%. 关键词： 芴类衍生物 三光子吸收 光限幅 非线性透过率     

咔唑类化合物的光谱特性与三光子激射

测量了一系列新合成的咔唑类化合物的光谱特性。光谱研究结果发现端基团的选择引起双光子吸收截面的巨大变化。用1.3 μm强fs激光激发其中一双光子吸收截面高达617.3 GM的分子溶液,其波长和时间分辨光谱特性表明此分子的高方向性光发射是三光子诱导激射。[1 GM(Gppert-Mayer)=10-50 cm4·s·(photon)-1]。     

三光子吸收效应与误码率

本文用噪音微扰场讨论了三光子吸收效应对光纤放大器的增益噪音和误码率的影响.由此得到三光子吸收效应能抑制该类噪音和减小误码率而有利于光孤子通信的结论.     

GaAs半导体中三光子吸收系数的光学测量

本文首次报道了采用非线性光透射技术(NLT)测量λ=2.06μm激光激发下GaAs本征半导体中三光子吸收的实验研究.观察到了三光子吸收及所伴随的自由载流子的激发态吸收,并测得了三光子吸收系数.实验测量结果与理论计算结果比较,符合较好.     

GaAs半导体中的三光子吸收

本文从直接能隙半导体中三光子吸收跃迁速率的全量子理论表达式出发,在二能带和四能带理论模型下,分别就抛物线和非抛物线型能带,计算了GaAs半导体的三光子吸收系数。其结果与实验值作了比较。同时还给出了GaAs中三光子吸收系数的色散曲线。     

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。     

纳米氧化锌中三光子吸收与倍频效应致光辐射特性

为研究强光激励下纳米氧化锌发光机制,以气相传输法制备的冠状样品为对象,室温下以1 100nm与1 150 nm脉冲激光以及350 nm氙灯对其进行激励,观测光致发光谱.根据光强关系和强场与物质作用的三阶微扰理论,认为1 100,1 150 nm激光激励下的样品的紫外与可见光波段的辐射机理分别归因于样品中三光子吸收和二次谐波效应.同时,基于激子非弹性碰撞复合机制,对紫外辐射的红移现象进行了分析.     

铜原子的二步三光子共振电离

本文研究了适合于共振激光消融质谱的铜原子的二步三光子共振电离过程。在较严格的条件下求解了该过程的速率方程,并分析了在脉冲激光作用下共振电离信号的探讨效率,以及影响电离效率的光通量等各种因素。本文的计算方法具有普适性,而其理论结果对于共振激光消融的实验研究具有指导意义。     

Modeling of nonlinear responses in BK7 glass under irradiation of femtosecond laser pulses

In this paper, the nonlinear response in BK7 glass sample is investigated under irradiation of 200 fs laser pulses at 800 nm wavelength by using of transmission measurement method. Nonlinear transmission is observed for incident pulse energies above 37μJ. A theoretical model based on simultaneously absorption of one, two and three-photon absorption is presented. The contribution of free-carriers absorption is also included on the model. The differential equation is solved analytically. The experimental results and predictions of theoretical model are in good agreement. The values of three-photon absorption coefficient and free-carriers absorption cross-section are reported.     

Three-Photon Absorption in Photorefractive BSO and BGO Crystals

The possibility of optical limitation of picosecond laser radiation in photorefractive Bi₁₂SiO₂₀ (BSO) and Bi₁₂GeO₂₀ (BGO) crystals at a wavelength of 1064 nm has been demonstrated. It is shown that the mechanism determining the process of optical limitation is three-photon absorption. The coefficients of three-photon absorption have been determined by the Z-scanning method.     

Multiphoton absorption and nonlinear refraction of GaAs in the mid-infrared

We report the wavelength dependencies of the two- and three-photon absorption coefficients of undoped GaAs in the spectral range 1.3-3.5 microm, as well as nonlinear refractive index n2 in the range 1.7-3.25 microm. The data were obtained by using the single-beam Z-scan method with 100-fs-long optical pulses. Anisotropy of the three-photon absorption coefficient was observed and found to be consistent with the crystal symmetry of GaAs.     

nc-Ge/SiN_x多层膜材料的可调控非线性光学特性

采用等离子体增强化学气相沉积和后退火的方法制备了纳米锗/氮化硅(nc-Ge/SiN_x)多层薄膜。借助Raman光谱仪对其微结构进行表征,测得样品的晶化率大于46%。由样品的光吸收谱可知,nc-Ge的尺寸越小,其光学带隙越大。利用Z扫描技术对样品的非线性光学特性进行研究,以波长为1 064 nm、脉宽为25 ps的锁模激光作为激发光,测得样品的非线性折射率系数在10~(-10)cm~2/W数量级。实验结果表明,通过改变nc-Ge的尺寸可以使材料的非线性光学折射率由自散焦转变为自聚焦特性,而负的非线性折射率系数可归因于两步吸收产生的自由载流子散射效应。当激发光强增大时,在锗层厚度为6 nm的多层膜中同时存在两步吸收过程和饱和吸收过程。两种非线性光学吸收过程之间的竞争是样品呈现不同非线性光学特性的主要原因。     

GaSe晶体的双光子吸收对太赫兹输出的影响

根据光整流效应,利用超快激光脉冲泵浦GaSe晶体实现了0.2~2.5 THz的宽带太赫兹辐射输出。禁带中的电子在两个800 nm光子的作用下激发到导带中形成自由载流子,进而吸收所产生的太赫兹辐射,最终导致太赫兹的输出随泵浦功率的增加而趋于饱和。为了研究双光子吸收对太赫兹输出的影响,测量了800 nm处的GaSe晶体的双光子吸收系数,结果为 0.165 cm/GW。通过对太赫兹输出实验数据的拟合,得到GaSe晶体中自由载流子对太赫兹输出的吸收截面为1×10^-15 cm²。本文的研究结果可用于优化GaSe晶体在强激光泵浦下的太赫兹转换效率。     

Three-Photon Absorption in InAs

Using 125 ps laser pulses, we observe three-photon absorption in room temperature InAs at a wavelength of 9.54 µm. This effect is readily identified by temperature-tuning the semiconductor bandgap through the three-photon absorption edge. A three-photon absorption coefficient of K₃ = 1 ± 0.6 × 10^-3 cm³ MW^-2 is extracted from non-linear absorption data obtained with an open-aperture Z-scan. Time-resolved measurement at high irradiance reveals an increase of absorption due to hot carriers. We also present an autocorrelation measurement of our CO₂ laser pulse that shows two complete optical free-induction-decay cycles.     

基于光强与吸收率非线性同步拟合的吸收光谱测量方法

针对高压环境吸收谱线加宽以及波分复用技术合波透射信号分析测试难题,提出利用非线性拟合方法对激光吸收光谱测量中激光强度与吸收光谱进行耦合求解.建立激光强度非线性变化与多谱线吸收拟合函数关系,解决了特殊环境下无法获取光谱基线的难题,实现了波分复用过程合波后光谱信号的分离与诊断.通过仿真验证该方法的可行性,分析计算了激光器特性和特征谱线位置等因素对拟合结果的影响.搭建实验台实现了1—10 atm变压力环境下6330—6337 cm~(-1)波段CO_2吸收光谱叠加信号的诊断分析,对气液两相脉冲爆轰过程中7185.6 cm~(-1)与7444.35 cm~(-1)波段波分复用光谱信号进行测试与拟合,无需分光设备实现了耦合光路分离和温度计算,研究结果对激光吸收光谱技术在高压环境以及燃烧环境下波分复用技术的发展具有重要意义.     

飞秒激光激发下本征GaP非线性吸收及Kerr效应的实验研究

采用掺镱光子晶体光纤飞秒激光放大器为抽运源,搭建了偏振分辨的Z-scan实验系统.实验研究了块状本征磷化镓(GaP)晶体的非线性吸收和非线性折射率系数.研究证明,在中心波长1 μm飞秒激光的作用下,本征GaP晶体的非线性吸收主要为三光子吸收.而且还表明本征GaP的非线性吸收和非线性折射率系数具有很强的各项异性、偏振相关性及饱和特性. 关键词： 磷化镓 Z-scan Kerr效应 三光子吸收     

基于梯度下降法直接拟合光谱吸收信号的气体浓度测量方法研究

可调谐二极管激光吸收光谱技术由于选择性强、灵敏度高、精确度高、非侵入式测量等优点,被广泛应用于大气环境监测、燃烧流场诊断、工业过程控制、人体呼吸探测等领域。直接吸收技术和波长调制技术是可调谐二极管激光吸收光谱技术两种不同的测量手段,其中直接吸收技术测量系统结构简单、信号处理相对容易、成本较低、避免提前标定,在测量气体为常量组分时广泛使用。直接吸收技术测量气体浓度时,首先需要从光谱吸收信号中得到一条表示未吸收的基线信号,这一过程被称为基线拟合。基线拟合不准确会给测量结果带来较大误差,这也是直接吸收技术难以达到低探测限的原因之一。针对上述问题,基于梯度下降法,将基线、气体浓度、吸收线型等作为未知量,通过建立激光吸收光谱信号的数学模型,对透射信号直接拟合,最终得到气体的浓度信息。这种方法同步拟合了线型和基线,相比传统的积分面积法,增强了拟合的整体一致性。在近红外激光吸收光谱气体浓度检测系统上,利用中心波长在1 580 nm处的分布反馈式激光器,通过该方法对实际浓度为10%,12%,14%,16%,18%和20%的CO₂进行了测量,并将测量结果与积分面积法测量结果进行对比。研究结果显示,六种浓度下直接拟合法的曲线拟合方差均小于1×10-4,测量浓度的最小相对误差仅为0.90%,最大相对误差为4.40%,此时迭代时间在4 s以内,计算检测限为0.39%;直接拟合法和积分面积法得到的浓度平均相对误差分别为2.63%和5.74%,直接拟合法优于积分面积法。实验研究验证了基于梯度下降法直接拟合光谱吸收信号的气体浓度测量方法的可行性与准确性,为直接吸收技术提供了一个新的思路。