饱和非线性光学介质中的变折射率光学工程

文章概述了在饱和非线性介质中的变折射率光学工程的主要目的、内容和记录方式的类型，展示了国内外的发展动态及目前存在的主要问题，并提出了相应的解决办法。对应于不同的信号光强与背景光强之比，作者提出了可以进行“梯度型”和“阶跃型”变折射率元以及器件的记录和制作的新思路。在光生伏打光折变介质中，针对极低的暗辐照导致很长的记录时间以及介质的各向异性引起二维变折射率元、器件的畸变等问题，可以采用非相干均匀辐照光束来解决。     

测量慢弛豫介质的非线性折射率Z扫描方法

对非线性折射率慢弛豫介质的Z扫描理论进行了详细推导,得到了透射光场的表达式.分析表明:对于慢弛豫介质,其Z扫描过程也是非线性折射的累积过程.实验结果与理论分析一致. 关键词：     

利用单光束测量掺有叶绿素-α的有机聚合材料的光学非线性折射率

本文研究了利用单光束纵向扫描法测量介质的光学非线性折射率n_2中,介质的线性吸收对测量结果的影响,指出样品的吸收使得纵向扫描方法的测量范围减小,测量精度降低,在实验上,利用纵向扫描法测量了一种掺有叶绿素-α的有机聚合材料的非线性折射率,获得的n_2为3.4×10~(-9)esu,对实验结果的分析表明,材料的非线性折射来源于有机材料的共轭π电子效应.     

非线性折射率测量的Z扫描方法

描述了利用会聚的单光束灵敏地测量各种非线性介质的非线性折射率和非线性吸收系数的方法。被测样品放置于会聚高斯光束的光轴上（ｚ轴），样品在焦点附近沿ｚ轴移动，在远场处放置带有小孔的屏。通过小孔测量光束通过样品后的透过率，根据透过率与样品位置的关系，即可得到非线性介质的非线性折射率和非线性吸收系数，并能确定非线性折射率的符号（自聚焦或自散焦）。给出了若干测量结果。     

梯度折射率介质中高斯光束的非线性传输特性

利用无像差自聚焦理论研究了梯度折射率非线性Kerr介质中高斯光束的传输特性,得到了高斯光束光斑半径和波面曲率半径的表达式。解析结果清楚地表明了衍射、自聚焦以及梯度折射率效应之间的竞争对高斯光束传输行为的影响。梯度折射率效应使光束自聚焦的距离缩短。     

Z-扫描技术与非线性光学材料性质的测量

介绍了Z-扫描技术的基本原理，以及Z-扫描技术在测量非线性光学介质的非线性折射率、非线性吸收系数和光学限制器等方面的应用，以细菌视紫红质(bR膜)、碘的酒精溶液和偶氮材料CN2为例，分别介绍了它们的测量结果，给出了提高Z-扫描灵敏度的改进方法，介绍了其发展装状况。     

梯度折射率介质中高斯光束的非线性传输特性

 利用无像差自聚焦理论研究了梯度折射率非线性Kerr介质中高斯光束的传输特性,得到了高斯光束光斑半径和波面曲率半径的表达式。解析结果清楚地表明了衍射、自聚焦以及梯度折射率效应之间的竞争对高斯光束传输行为的影响。梯度折射率效应使光束自聚焦的距离缩短。     

亚酞菁薄膜的折射率和吸收特性

通过真空镀膜法在单晶硅片上制备了一种新的严酞菁（三硝基溴硼亚酞菁）薄膜,利用全自动椭圆偏振光谱仪研究了该薄膜的椭偏光谱,测量了其复折射率,复介电常数和吸收系数,估算了薄膜在窗口区域的俘获能级并对其吸收谱的成因作了分析。     

CdSeS量子点的光学非线性特性

以脉冲宽度为35 ps,基频为1064 nm的Nd:YAG锁模激光器二倍频532 nm的激光作激发,利用Z-扫描技术研究了CdSeS量子点的光学非线件特性.实验结果表明CdSeS量子点在532 nm光激发下具有很大的非线性吸收效应,该吸收效应来自于光学三阶效应引起的双光子吸收.在不同的入射光强下观测了CdSeS量子点的Z-扫描曲线,实验表明,CdSeS具有大的非线性折射率1.9×10-8esu和大的双光子吸收截面25283 GM,比现在使用的ZnS量子点高出近2个数量级.     

纵向扫描法测量非线性折射率和吸收的理论分析和测量结果

本文以薄样品的分析为基础,采用高斯分解方法,在一定近似条件下,对纵向扫描进行严格的理论推导,获得了远场光阑归一化透过率的数值解析表达式.利用所得表达式,由测得的归一化透过率曲线可同时获得非线性折射率和非线性吸收的大小和符号.对非线性吸收和极值点的讨论进一步证明了结果的准确性.最后简要介绍了一种自行设计的全自动纵向扫描测试系统,并对CS₂标准样品进行了闭孔测量.测得CS₂的非线性折射率大小与国际报道完全一致.     

有机化合物ZnTBP/CA/PhR的非线性光吸收谱测定

测定了新型光功能有机材料锌 四苯并卟吩 巴豆酸 苯氧树脂 (Zn Tetrabenzoporphin CrotonicAcid/PhenoxyResin ,简称ZnTBP/CA/PhR)体系薄膜样品在可见光范围内的吸收谱 ,定点测量了其主要吸收谱带在激光作用下的变化情况 ,实验观察到此种材料显著的饱和及反饱和吸收现象 ,还首次观察到它的再反饱和过程。文章定性分析了变化过程中的物理机制 ,讨论了ZnTBP/CA/PhR的非线性吸收特性在光子学领域的一些应用     

Spectroscopic Properties and Three-photon Absorption Induced Optical Limiting of Series of Novel Nonlinear Chromophores

合成了三种新的具有D-π-D型分子结构和延伸共轭长度的非线性生色团,溶剂化显色分析显示由于跃迁时在基态和激发态之间有较大的偶极矩变化从而表现出较强的分子内对称电荷转移的性质.探讨了这些非线性生色团的基于三光子吸收的光限幅效应,在波长为、1064 nm的纳秒脉冲的作用下,呈现较大的三光子吸收系数,相应的生色团分子的三光子吸收截面高达10-74 cm6s2数量级.     

单光束Z扫描法测量Nd∶YVO4的非线性折射率

采用单光束Z扫描方法，对4 mm厚Nd∶YVO4晶体的非线性折射率进行了测量。采用薄样品理论对测量数据进行计算处理，所得出的结果与其他不同方法测得的结果相吻合.由此证明这种简单的测量和处理方法的合理性和有效性.     

基于衍射理论的大非线性相移Z扫描研究

以衍射理论为基础,建立了强非线性吸收下,非线性介质对高斯光束的衍射模型.数值计算表明,折射相移的增大使峰的透过率增强而谷的透过率趋于饱和;而吸收相移的增大使峰的透过率被抑制而谷的透过率增强.相移比值是决定谷-峰结构存在与否的关键.在一定的输入功率下,远场输出功率并不是完全随着非线性吸收系数的增大而增大.该理论的近似条件只要求是薄样品,具有更好的适用性.     

“绿色”液体激光介质的非线性光学特性研究

 利用氧化钕和盐酸为原料制得Nd(phen)2Cl3(三氯二邻菲罗啉合钕),测得其光谱特性并以稀土氧化钕、苯甲酸和邻菲罗啉为原料制得绿色液体激光介质钕离子的配合物——NdB3phen（三苯甲酸—邻菲罗啉合钕）.利用飞秒激光器,采用单光束Z-扫描法研究了NdB3phen的三阶非线性光学特性.结果表明:当入射飞秒激光脉冲波长为400 nm,峰值功率密度为2.94×1014 W/m2,脉宽为117 fs时,测得样品NdB3phen的非线性折射率为－2.84×10－18 cm2/W|NdB3phen在开孔条件下呈现反饱和吸收现象,测出双光子吸收系数的值为9.11×10－12 m/W.实验结果表明,NdB3phen的双光子吸收系数和非线性折射率随着光强的增强而增大.     

Optical nonlinearities and photo-excited carrier lifetime in CdS at 532 nm

Bound-electronic and free-carrier optical nonlinearities, and relaxation of photo-excited free carriers in CdS have been investigated by the use of a single-beam Z-scan technique at 532 nm. Under pulsed radiation of 35-ps duration with the input irradiances up to 4.8 GW/cm², the two-photon absorption coefficient, the bound-electron nonlinear refractive index, the free-carrier absorption cross-section, and the change in the refractive index per unit carrier density are determined to be 5.4±0.8 cm/GW, −(5.3±0.8)×10⁻¹³ cm²/W, (3.0±0.5)×10⁻¹⁷ cm² and −(0.8±0.1)×10⁻²¹ cm³, respectively. By using these values in the open-aperture Z-scans conducted with 7-ns laser pulses, the carrier recombination time is extracted to be 3.6±0.7 ns. The measured parameters are compared to theoretical calculations.     

飞秒激光脉冲诱导透明介质的非线性吸收和折射率改变轮廓研究

实验研究了飞秒激光脉冲诱导熔融石英的非线性吸收特性,利用激光诱导自由电子等离子体浓度取决于多光子吸收系数和入射光强的关系;数值模拟了激光诱导折射率变化区域的大小,结合非线性吸收机理和飞秒激光脉冲与介质的相互作用,解释了飞秒激光脉冲超精细加工不受衍射极限的约束,可实现纳米级加工的机理结果表明,电介质的电离能越大,飞秒脉冲诱导的折射率变化区域就越小,但要求的激光脉冲能量也越大;为飞秒激光脉冲超精细加工的材料和激光参量选择提供了理论依据.     

三种金属酞菁配合物的非线性光学性质研究

用YAG皮秒激光器 ,利用“Z scan”方法测量了三种金属钛菁配合物苯硫基钛菁锌 (C56H3 2 N8S4Zn) ,苯硫基铝钛菁 (C56H3 2 AlClN8S4) ,烷氧基铝钛菁 (C56H3 2 AlClN8O4)二甲基甲酰胺 (DMF)溶液的非线性折射率 ,并计算了三阶非线性光学极化率Χ(3 ) 。比较发现 ,不同中心离子 ,不同取代基的金属钛菁配合物的三阶非线性系数不同。文章对引起三阶非线性光学效应的机制做了初步的探讨和分析 ,并简单分析了光动力治疗过程中能量传递的分子机制     

纳米微粒SnO2非线性光学特性的Z—扫描技术研究

利用Ｚ－扫描技术，以调ＱＮｄ：ＹＡＧ激光器作光源，首镒在非共振区域研究了ＳｎＯ２纳米微粒的三阶非线性光学性质，获得了三阶非线性极经系数ｘ＾（３）与双光子吸收系数β等重要依据，并对其非线性响应机制进行了探讨。     

Study of Nonlinear Optical Properties of Organic Material Utilizing Two－color Z－scan

ＳｔｕｄｙｏｆＮｏｎｌｉｎｅａｒＯｐｔｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＯｒｇａｎｉｃＭａｔｅｒｉａｌＵｔｉｌｉｚｉｎｇＴｗｏ－ｃｏｌｏｒＺ－ｓｃａｎＹＡＮＧＭｉａｏ；ＹＩＮＺｕｘｉｎｇ；ＬＩＦｅｎｇ；ＳＯＮＧＹｉｎｇｌｉｎ；ＬＩＣｈｕｎｆｅｉ（Ｄｅｐ...