CdxHg1－xTe/SiO2固溶体微晶掺杂玻璃三阶非线性光学性质的

本文首次报道了对采用溶胶凝胶和原位生长工艺制备的Cd_xHg_1-xTe/SiO₂固溶体微品掺杂玻璃进行的三阶非线性光学性质实验研究及其结果。利用回返式简并四波混频技术,测得该固溶体掺杂玻璃的三阶非线性极化率的值为10^-12esu量级。此结果比纯SiO₂基体提高了2个数量级。表明该固溶体掺杂玻璃三阶非线性明显增强,在同样条件下,测得CS₂的三阶非线性极化率x⁽³⁾为(1.7±0.2)×10^-12esu,与国际上报道完全一致。     

聚芳香杂环甲烯的三阶非线性光学效应与时间分辨光克尔效应

合成了一系列聚芳香杂环甲烯,包括聚吡咯甲烯和聚噻吩甲烯.采用四波混频法研究材料的共振三阶非线性光学效应(λ＝532nm),其共振二阶超分子极化率γ三阶非线性光学系数分别达到10^-30esu和10^-8esu.选择具有良好溶解性、成膜性的聚吡咯对二甲氨基苯甲烯(PPDMAB),采用飞秒时间分辨光克尔效应方法研究材料的非共振三阶非线性光学效应(λ=790nm).实验表明,翠绿亚胺碱溶液的光克尔信号仅表现一超快响应的成分,归功于π电子云扭转产生的非共振激发.PPDMAB的非共振二阶超分子极化率γ三阶非线性光学系数分别达到γ=5.78×10^-32esu和χ⁽³⁾=1.26×10^-10esu.     

用Z-扫描技术研究卟啉铜偶合TiO2/SiO2有机-无机材料的非线性吸收特性

应用溶胶-凝胶技术, 成功地把5,10,15,20-四(4-磺酸苯基)卟啉铜掺杂到SiO₂/TiO₂无机凝胶中, 制备成有机-无机复合材料. 采用开孔Z-扫描技术, 使用波长532 nm、脉宽7ns的YAG脉冲激光为光源, 测定了不同浓度卟啉铜掺杂的SiO₂/TiO₂凝胶Z-扫描曲线. 应用Z扫描理论对获得的曲线进行分析与理论拟合, 得到复合材料的非线性吸收系数. 这些非线性吸收是由材料中卟啉铜的单聚体与二聚体的反饱和吸收所引起. 研究表明, 随着掺杂浓度的增大, 复合材料的非线性吸收明显增强. 掺杂浓度为1.11×10^-4 (A2), 1.48×10^-4 (A3)与3.01×10^-4 mol/L (A4)凝胶的非线性吸收系数分别为1.705×10^-11, 1.892×10^-11和4.854×10^-11 m/W. 讨论了单聚体与二聚体的浓度变化对非线性吸收的影响. 随着掺杂浓度的增加, 凝胶中二聚体与多聚体含量的增加, 导致非线性吸收系数的增大. 同时测定了无机材料对该光源的抗激光损伤阈值为～5 J/cm².     

半花菁LB膜的三阶非线性特性

本文利用Z扫描测量技术首次对半花菁LB膜的三阶非线性光学特性进行了研究.实验结果表明,LB多层膜中的半花菁分子具有较高的三阶非线性折射率n²=2.0×10^-8(esu),这主要是半花菁分子中π电子体系的贡献,并且由于532nm在其Q吸收带内,引起三阶非线性的共振增强效应,实验数据与理论拟合结果符合得很好.半花菁LB膜的三阶非线性的响应时间在30ns以内.     

等离子体屏蔽和稀疏波对冲量耦合系数的影响

 利用脉冲Nd:YAG激光作用在铝、铜靶上，研究了不同入射激光能量下冲量耦合系数和离焦量之间的关系，以及不同功率密度情况下冲量耦合系数和光斑直径的关系。实验表明铝靶在入射激光脉冲能量由75.8 mJ增加到382.3 mJ时，冲量耦合系数峰值对应的最佳离焦量由－10 mm处远离焦点向透镜方向移到－18 mm，而对应的激光功率密度仅由2.0×10⁹ W/cm²增加到3.9×10⁹ W/cm²；铜靶实验规律和铝靶类似。等离子体屏蔽的吸收作用导致了冲量耦合系数达到最大值后迅速降低。铝靶在入射激光功率密度由0.7×10⁹ W/cm²增大到1.0×10¹⁰W/cm²时，冲量耦合系数随光斑直径增大而增大，对应变化斜率由5.2×10^-5N·s/（mm·J）增大到49.2×10^-5N·s/（mm·J），表明了稀疏波对冲量耦合系数的削弱作用随入射激光功率密度增加而增加，随光斑直径增大而减小。     

单光束对“对一苯并噻唑基尾式铁(Ⅲ)卟啉”非线性光学特性的研究

本文用单光束研究了“对一苯并喀基尾式铁(Ⅲ)卟淋”的非线性光学特性,发现该样品有反饱和吸收效应及由其导致的光眼幅特征;用Z扫描法测得其三阶非线性极化率达到1.53×10^-12esu.     

多层纳米硅复合膜的共振光学非线性

本文采用简并四波混频技术在室温下研究晶化a-Si:H/a-SiN_x:H多层纳米硅复合膜三阶非线性光学性质,首次观察到这种多层膜的相位共轭信号,在共振光波波长λ=589nm处实验所用样品的三阶非线性极化率为χ⁽³⁾=1.4×10^-6esu,分析表明其非线性光学响应增强的原因是纳米硅的强量子限域作用.     

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。     

高Tc超导薄膜约瑟夫逊结光探测研究

我们研制了具有约瑟夫逊效应的高Tc GdBa₂Cu₃O₇-薄膜双晶晶界结,对其交直流约瑟夫逊效应进行了观测,并用其进行光探测,用波长为0.6328μm的He-Ne激光器辐照双晶结结区,系统观测了双晶晶界结的光响应特性,得到的最好结果如下噪音等效功率NEP=1.9×10^-13W,归一化探测率D=53×109cmHz^1/2W^-1,响应率Rv=4.2×10⁷V/W,响应时间τ=4.35×10^-7s.     

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.     

The third order nonlinear optical characteristics of amorphous vanadium oxide thin film

We studied the nonlinear absorptive characteristics (saturation intensity threshold and effective nonlinear absorption coefficients) and nonlinear refraction in a 50-nm-thick VO _x thin amorphous film prepared by pulsed DC magnetron reactive sputtering. The absorptive and refractive nonlinearities were investigated by pump–probe and Z-scan techniques. The closed-aperture Z-scan results reveal self-defocussing characteristics of the amorphous VO _x thin film for both nanosecond and picosecond pulse durations. Experimental results show that a phase transition does not occur in the range of intensities used for the experiments and the investigated sample can be treated as an amorphous semiconductor structure. The open-aperture Z-scan curves with nanosecond pulses exhibit saturable absorption for all input intensities. On the other hand, the open-aperture Z-scan curves with picosecond pulses exhibit nonlinear absorption/saturable absorption for low/high input intensities, respectively. Saturation intensity thresholds were found to be 15.3 MW/cm² for 4-ns pulse duration and 586 MW/cm² for 65-ps pulse duration.     

Investigation of astigmatic Gaussian beam Z scan with simultaneous third- and fifth-order nonlinear refraction

Based on Gaussian decomposition method, we present a theoretical investigation on the astigmatic Gaussian beam Z-scan when materials possess the simultaneous third- and fifth-order nonlinear refraction effects, and obtain an analytic expression of normalized transmittance of the Z-scan trace for the case of pinhole. The influences of ellipticity and waist separation on the Z-scan curves are analyzed. We find that normalized transmittance difference between the peak and the valley in Z-scan curves decreases gradually with the increment of the waist separation or with the decrement of the ellipticity.     

Analyses and computations of asymmetric Z-scan for large phase shift from diffraction theory

Based on Presnel-Kirchhoff diffraction theory, we set up a diffraction model of nonlinear optical media to Gaussian beam, which can interpret the Z-scan phenomenon from a new way. This theory is not only well consistent with the conventional Z-scan theory in the case of small nonlinear phase shift, but also can fit for the lager nonlinear phase shift. Numeric computations indicate the shape of the .Z-scan curve is greatly affected by the value of the nonlinear phase shift. The symmetric dispersion-like Z-scan curve is only valid for small nonlinear phase shift (|Δφ0| < π), but with increasing the nonlinear phase shift, the valley of the transmittance is severely suppressed and the peak is greatly enhanced. Further calculations show some new interesting results.     

大非线性相移下光学非线性Z扫描特性的研究

采用高斯分解法(GD)对大非线性相移下的Z扫描特性进行了分析，通过对数值算法的优化，将GD推广到对脉冲入射激光下大非线性相移下的Z扫描理论分析.对不同条件下大非线性相移Z扫描曲线峰谷结构的比较，发现在大非线性相移的情况下，Z扫描曲线的峰和谷随透过光阑或入射光强变化表现出某些新的特性.随着透过光阑孔径的增加，Z扫描曲线峰的变化要明显快于谷的变化，而且在谷明显存在的情况下，峰很快消失.采用皮秒脉冲激光下的纯二硫化碳实验对理论结果加以验证，实验结果和理论分析相一致.我们的分析结果对大非线性相移下Z扫描测量有一定的指导性意义，避免在大非线性相移下对Z扫描结果产生错误的分析. 关键词： 大非线性相移 高斯分解法 Z扫描     

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。     

基于衍射理论的Z扫描技术分析与数值模拟

以菲涅耳-基尔霍夫衍射理论为基础,对通过非线性介质的高斯光束传输行为进行理论分析,分别给出了强吸收、无吸收情况下开孔、闭孔Z扫描曲线公式;对不同条件下非线性介质的归一化透过率进行数值模拟计算,发现Z扫描曲线透射峰和透射谷表现出3种新的特性：随着入射激光峰值光强的增加,Z扫描曲线透射峰的高度受到抑制,而透射谷则加强变得更深;非线性相移的增加对Z扫描曲线透射峰和透射谷均有增高和加深的作用;激光束束腰半径越大,Z扫描曲线的峰谷特征越明显。     

基于衍射理论的Z扫描技术分析与数值模拟

以菲涅耳-基尔霍夫衍射理论为基础,对通过非线性介质的高斯光束传输行为进行理论分析,分别给出了强吸收、无吸收情况下开孔、闭孔Z扫描曲线公式;对不同条件下非线性介质的归一化透过率进行数值模拟计算,发现Z扫描曲线透射峰和透射谷表现出3种新的特性:随着入射激光峰值光强的增加,Z扫描曲线透射峰的高度受到抑制,而透射谷则加强变得更深;非线性相移的增加对Z扫描曲线透射峰和透射谷均有增高和加深的作用;激光束束腰半径越大,Z扫描曲线的峰谷特征越明显。     

激发态分子内质子转移有机分子HBT的三阶非线性光学特性

以532nm皮秒脉冲作抽运光,采用单光束Z-扫描技术对具有激发态分子内质子转移效应的有机分子2-(2′-羟基苯基)苯并噻唑(HBT)在其双光子吸收区的非线性光学特性进行了研究.实验结果表明,对532nm波长的光,HBT分子存在明显的双光子吸收.通过拟合开孔Z-扫描实验数据,求解了HBT分子在其双光子吸收区的非线性吸收系数,并探讨了抽运光强度对介质双光子吸收效应的影响.采用高斯分解法,通过拟合闭孔Z-扫描除以开孔Z-扫描数据,理论推导并计算了在介质对抽运光存在非线性吸收的情况下HBT分子的非线性折射率,以及不同入射光强度时HBT分子的三阶非线性极化率实部和虚部的值.计算结果表明,理论分析与实验结果较好地符合,这些结果为进一步研究和开发此类材料的应用提供了理论与实验依据.     

飞秒激光Z扫描技术研究CS_2的非线性特性

利用波长为800 nm的飞秒激光脉冲,通过Z扫描技术研究了CS2在不同光强下的非线性折射和非线性吸收特性发现,随着光强的增加,闭孔Z扫描透过率曲线发生了较大的轴向移位。分析结果表明:在低光强下,这种轴向移位源于双光子吸收的影响;而在高光强下,是双光子吸收和五阶非线性共同作用的结果。给出了决定五阶非线性存在与否的临界光强,以及非线性参量与轴向位移的关系。