单光束Z-扫描技术

用Z -扫描技术描述了利用单光束灵敏的测量非线性介质的非线性折射率和非线性吸收系数的方法 ,并给出实验测量结果 .

高斯-贝塞耳光束的Z-扫描技术

对使用高斯 -贝塞耳 (GB)光束的Z -扫描技术理论进行了研究 ,结果发现 :理想高斯光束即使有一个很小偏离 ,也会导致测量灵敏度的显著变化 ;用一个小的贝塞耳光束调制高斯光束 ,Z -扫描的灵敏度比用常规的高斯光束增加 40倍以上 .

Z-扫描技术测量(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3薄膜非线性折射率

描述了一种重要的测量多种物质的光学非线性折射率的单光束Z-扫描测试技术,被测样品放置于汇聚高斯光束的光轴(Z轴)上,样品在焦点附近沿Z轴移动,在远场处放置带有小孔的屏,通过测量样品的透过率与样品位置的关系,即可得到材料的非线性折射率.利用此技术,测量了(Na0.5Bi0.5)TiO3薄膜样品的非线性折射率.

无序介质的中红外光子局域化和Z-扫描技术研究

(1)针对中红外材料的特点,建立了三类无序介质的中红外光子局域化理论,为在实验上实现物理学家渴望二十来年的光子局域化展示一条希望之路;突破了“锗(Ge)是进行光子局域化实验的最佳材料”的传统观念;给出了高折射率粒子各向异性散射因子在米氏散射共振峰附近出现有利于光子局域化的负值区和临界折射率比,突破了米氏共振散射均为前向散射的传统物理观念;发现了米氏散射理论和低浓度散射体近似成立时出现光子局域化的临界条件;提出了“平均等效散射截面饱和”的假设,指出了实现理想光子局域化的困难性;发现某些反常色散电介质球作散射体时,可以实现有一定吸收的光子局域化,且频率位于各自的剩余射线带内;发现在反常色散电介质球作散射体的无序介质中基质的反常折射率效应,揭示了它与红外空芯传能光纤工作原理的内在联系;论证了各种金属均为在中红外区几乎不可能用来实现中红外光子局域化的散射体;揭示了金属散射体系统与低吸收、高折射率散射体系统间的内在联系。(2)发现并精确解释了一个与Christiansen效应有关的新的中红外物理现象,在其应用方面做了很深入的探讨,开辟了一个新的研究方向。(3)在Z-扫描技术理论中提出了“决定峰-谷或谷-峰结构存在与否的临界值”的概念,并求得了精确临界值;对Z-扫描技?

用Z-扫描技术研究手性介质非线性圆双折射

用Z 扫描技术研究了各向同性手性介质 (聚酯酰亚胺吡啶溶液 )对于左、右圆偏振光的非线性圆双折射 ,得到在低光强下非线性旋光角的变化规律 ,验证了非线性圆双折射与非线性旋光的关系。

新型同分异构芘基查尔酮的理论研究和超快三阶非线性光学响应

合成了3个新型同分异构芘基查尔酮:1-(芘-1-基)-3-(吡啶-2-基)-2-丙烯-1-酮(3a)、1-(芘-1-基)-3-(吡啶-3-基)-2-丙烯-1-酮(3b)和1-(芘-1-基)-3-(吡啶-4-基)-2-丙烯-1-酮(3c)。通过核磁共振波谱仪(NMR)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和液-质联用仪(LC-MS)等技术手段表征3个化合物的结构、热稳定性和线性光学性质和三阶非线性光学吸收性能。结果表明,在532 nm和180 fs条件下,化合物3a-3c均表现出超快三阶非线性光学响应,化合物3c的非线性吸收系数分别是化合物3b和3a的1.14和2.67倍。运用密度泛函理论方法计算了化合物3a-3c的非线性光学性质及其电子性质,结果表明,化合物3c分子具有最大的静态第一超极化率(β0)(2830.9 a.u.),并具有最小的最高占据分子轨道(HOMO)-最低空分子轨道(LUMO)之间的能隙(3.11 eV)和最小的跃迁能(ΔE)(2.67 eV),这与N原子在吡啶环上的位置有关;分子内部均存在电荷转移现象。3个化合物的紫外-可见光谱在450 nm以上无吸收,有良好的热稳定性,在激光防护方面有应用前景。

银纳米颗粒-玻璃复合薄膜的三阶非线性光学性能

采用离子交换结合热处理方法，制备出银纳米颗粒一玻璃复合薄膜。利用光学吸收谱和Z-扫描技术研究了该复合薄膜的线性和三阶非线性光学性能。研究结果表明，延长热处理时间有利于提高银纳米颗粒尺寸和银纳米颗粒在玻璃中的体积分数。导致复合薄膜的三阶非线性系数增大。当熔盐中AgNO3／NaNO3的质量分数由0.1％提高到0．5％时，相同条件热处理后玻璃中银纳米颗粒的尺寸和体积分数有较大增长，复合薄膜的三阶非线性系数增大；进一步提高熔盐中AgNO3／NaNO3的质量分数，热处理后玻璃中银纳米颗粒的尺寸反而降低，但银纳米颗粒在玻璃中的体积分数增大，材料的三阶非线性系数不增反降。

新型手性金属卟啉的合成及非线性光学性质研究

本文合成了一种新型Boc(叔丁氧羰基)保护手性苏氨酸修饰的自由卟啉及其锌配合物。通过元素分析、紫外-可见光谱、荧光光谱、核磁共振氢谱、CD光谱等多种谱图对结构进行了表征,并结合理论计算采用模拟退火的方法搜索了手性锌卟啉配合物的最低能量构象。此外,利用Z-扫描技术测定了手性卟啉化合物的三阶非线性折射率。

咪唑修饰的卟啉及其锌、铜配合物的合成和非线性光学性质

合成了一种新型咪唑修饰的卟啉(1)及其锌、铜配合物(2、3).通过核磁共振氢谱(1HNMR)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、电喷雾质谱(ESI-MS)及元素分析等多种谱学方法对其结构进行表征.卟啉环流效应对侧链咪唑芳环的影响导致咪唑环上三个氢原子的化学位移向高场移动,且卟啉的紫外-可见光谱的Soret带发生裂分.采用分子模拟方法得到的自由卟啉最低能量构象与光谱分析结果一致,即侧链咪唑环位于卟啉环上方.同时,利用Z-扫描技术对卟啉及其锌、铜配合物的三阶非线性光学性质进行了研究,结果表明:卟啉及其锌、铜配合物均具有很强的反饱和吸收性质,且铜卟啉的非线性光学性质强于锌卟啉的.

2-(芘-1-基)-1,8-萘啶的合成、理论计算及超快三阶非线性光学响应

合成了一个供体-受体(D-A)型含芘萘啶衍生物2-(芘-1-基)-1,8-萘啶(PN)。通过核磁共振波谱(NMR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、液-质联用仪(LC-MS)表征了其结构。通过电子光谱和Z-扫描技术方法分别研究了化合物PN的线性光学性质和三阶非线性光学吸收,采用综合热分析方法测定了它的热稳定性。结果表明,在532 nm、180 fs条件下,PN的三阶非线性吸收行为为反饱和吸收,其吸收系数为β=9.0×10^-14 m/W,显示出超快三阶非线性光学响应。运用密度泛函理论方法计算了分子轨道能量、极化率和超极化率,结果表明电子转移能够在分子内部进行。2-(芘-1-基)-1,8-萘啶的紫外光谱在450 nm以上无吸收,在非线性光学吸收、激光防护、吸收型光开关或双稳器件等方面可作备选材料。

双光子吸收截面的测量方法

综述了非线性透过率法、Z -扫描技术、双光子诱导荧光法、双光子瞬态吸收光谱法等各种测量双光子吸收截面的方法 ,分析了各种测量方法的特点。

基于咪唑基配体的Mn(Ⅱ)配合物的水热合成及结构、理论计算和三阶非线性光学性质（英文）

在水热条件下用氯化锰和咪唑基配体合成了配合物Mn[(IPB)_2Cl_2]·4H_2O(IPB=4-(1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthrolin-2-yl)benzaldehyde),并通过元素分析、红外光谱、紫外衍射、X射线单晶衍射法和Z-扫描技术对其结构和性质进行了表征。X射线单晶衍射结果表明,该化合物晶体属正交晶系,空间群Pnna。采用Z-扫描技术测量了该化合物的非线性光学特性,结果显示,以45μJ的脉冲能量,在焦点处的透光率为93%,非线性吸收系数为-4.5×10-11 m·W-1,非线性折射率为1.0×10^(-19) m^2·W^(-1)。该化合物显示了自聚焦的性质。在紫外-可见光谱区,该化合物的最大吸收波长为282nm。

基于二茂铁的两个查尔酮衍生物的合成及超快三阶非线性光学响应

二茂铁是合成新颖有机功能材料的基本单元之一。本文设计并合成了两个基于二茂铁的同分异构查尔酮衍生物:1-二茂铁基-3-(噻吩-2-基)丙烯酮(a)和1-二茂铁基-3-(噻吩-3-基)丙烯酮(b)。采用超快激光Z-扫描技术(脉宽180 fs,波长532 nm)测定了化合物a和b的三阶非线性光学性质。结果表明,化合物a吸收系数β=-2. 1×10^(-12)m/W,折射率n_2=1. 9×10^(-19)m^2/W,分子超极化率γ=5. 37×10^(-32)esu;化合物b:β=-1. 2×10^(-13)m/W,n_2=2. 0×10^(-19)m^2/W,γ=4. 48×10^(-32)esu。说明在飞秒激光激发下,电荷转移能够在化合物a和b分子内部快速进行,二者均具有优异的超快三阶非线性光学响应。在B3LYP/6-311+G(d,p)理论水平下,计算了化合物a和b分子轨道能量、极化率和各基团在前线分子轨道中的占有率。理论计算结果显示,二茂铁基团在化合物a和b前线分子轨道中占有率分别为97%和98%,对两化合物的非线性光学性能起主导作用。

用Z扫描技术研究Pd(mpo)_2的非线性光学特性

为了研究一种新型功能配合物材料Pd(mpo)2的非线性光学特性,把二甲基甲酰苯胺(DMF)溶剂稀释的Pd(mpo)2溶液(浓度为0.75×10-4mol/L)作为待测样品,采用脉冲宽度为7ns,波长为532nm的激光束,对该样品进行了Z-扫描实验,测量了Pd(mpo)2材料的非线性吸收和非线性折射系数。实验发现,当入射光强很小时,其非线性吸收系数β=(1.916±0.016)cm/Gw,非线性折射系数γ0=-(3.153±0.048)×10-5cm2/Gw,且β和|γ|随入射光强的增大而线性减少。合理地解释了Pd(mpo)2的非线性光学特性产生机理:非线性吸收来自于近共振双光子吸收,而非线性折射是由于近共振双光子吸收造成的折射加强。非线性吸收和非线性折射系数随光强的增大而线性减少是近共振双光子吸收引起粒子数重新布居的结果。

芘衍生物的三阶非线性光学性质研究

合成了两种芘衍生物,配制了其浓度为10-4mol/L的溶液.采用Z-扫描技术测试了样品溶液在波长为1064 nm,脉宽为20 ps条件下的非线性光学特性.结果表明,1,3,6,8-四(三甲基硅乙炔)芘(1)显示出了较强的非线性折射响应.这主要是由于取代基种类的不同造成的.

Ge基硫卤玻璃的形成与非线性光学性能

采用传统的熔融淬冷法制备Ge基硫卤玻璃。通过采用DSC、热膨胀、吸收光谱和Z-扫描等测试手段和技术,对该系统玻璃的物理化学性能进行了研究。结果表明该系列玻璃具有良好的玻璃稳定性(ΔT>110℃)。根据Z-扫描测试原理用钛宝石飞秒激光器测试Ge基硫卤玻璃样品在开孔条件下的透过率曲线,由实验结果拟合得出样品具有较强的非线性吸收特性。该系列玻璃有可能成为全光学器件的新型非线性光学材料。

三联噻吩基查尔酮衍生物的线性光学性质和超快非线性光学响应

以α-三联噻吩甲醛为原料,与3种二氯苯乙酮发生Claisen-Schmidt缩合反应,合成了3种含有三联噻吩基的查尔酮衍生物:1-(α-三联噻吩-2-基)-3-(2,4-二氯苯基)丙烯酮(a)、1-(2,5-二氯苯基)-3-(α-三联噻吩-2-基)丙烯酮(b)和1-(3,4-二氯苯基)-3-(α-三联噻吩-2-基)丙烯酮(c)。借助核磁共振波谱仪(^(1)H NMR、^(13)C NMR)和液-质联用谱仪(LC-MS)对其结构进行了表征;采用Z-扫描技术(600 nm,180 fs)测定了3个化合物的非线性光学吸收性能;运用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法计算了它们的极化率(α_(0))、静态第一超极化率(β_(0))、振子强度(f_(0))、跃迁能(ΔE)、基态和最主要激发态之间的偶极矩差(Δμ)、最主要激发态的主要组成、最高占据分子轨道(HOMO)和最低空分子轨道(LUMO)之间的能隙,同时测定了它们的线性光学性质。结果表明,化合物c的紫外吸收波长、荧光发射波长、热稳定性、极化率均最大;化合物a—c均存在分子内电荷转移现象,非线性吸收均为双光子吸收,化合物a、b还有五阶非线性吸收,它们均表现出超快非线性光学响应,可作非线性光学研究备选材料。

SrBi2Nb2O9的PLD制备及其非线性光学特性

利用脉冲激光沉积(PLD)方法在MgO(100)基片上生长了SrBi2Nb2O9薄膜.XRD分析表明在MgO基片上生长的薄膜呈(115)单一取向,具有良好的结晶性;XPS数据分析得到薄膜中Sr、Bi和Nb的原子比约为1:2:2.05.利用Z扫描技术对薄膜的三阶非线性光学性质进行了测量,通过开孔(Open-aperture)和小孔(Close-aperture)的测量,计算出三阶非线性光学极化率的实部Rex(3)和虚部Imx(3)分别为4.139×10-7eSu,1.104×10-7eSu.

甲基蓝-钛酸盐纳米聚合物薄膜的光谱和光学非线性研究

为了满足光学非线性器件设备对工作材料的要求,探究具有高阶非线性效应的固态薄膜材料的制备方法,并对其光学特性进行表征,采用化学插入法,将甲基蓝染料分子插入到具有纳米量级的层状钛酸盐片间,制备了甲基蓝-钛酸盐纳米聚合物薄膜,通过吸收光谱和荧光光谱的测定,发现薄膜的吸收峰相对于染料溶液发生了明显的蓝移,表明染料分子在纳米片间是H-聚集排列。进一步应用单光束连续He-Ne激光Z-扫描技术研究了样品的非线性光学特性,结果显示:插入染料分子的钛酸盐纳米MB/HTO聚合物薄膜具有"负"的非线性折射率,在低功率连续激光作用下聚合物薄膜的非线性折射率系数n2的量级为10-10m2/W。

连续激光照射下In_2O_3纳米微粒的光学限幅特性

随着现代科学技术的飞速发展 ,高灵敏快速响应探测器产生广泛应用 ,为了避免强光照射对这些精密仪器的损伤 ,光限幅器的需求也日渐迫切。本文用Z -扫描技术测量了表面修饰In2 O3 纳米微粒的有效非线性系数n2 和光学限幅特性曲线 ,发现在连续激光照射下In2 O3 纳米微粒呈现出较好的光限幅特性 ,光限幅阈值明显低于相应的体相材料。在不同入射功率作用下 。