Z扫描技术及其在材料学中的应用

以材料非线性光学性质的测试为基础,介绍了原始Z扫描技术的基本原理与数据处理;重点论述了双色时间分辨Z扫描技术的理论,并分析了它在材料光学非线性效应测试中展现的优越性以及应该注意的关键问题。根据Z扫描技术理论和实验的最新研究成果,总结了Z扫描技术的两条发展思路,即:CCD相机代替能量或功率计进行信号的采集和多种改进方法应用于实验测试。

飞秒Z扫描技术测量材料光学非线性的研究

介绍了用飞秒脉冲光Z扫描技术测量材料光学非线性的方法。指出了用飞秒Z扫描技术测量材料的光学非线性时出现的溶剂非线性问题(在波长800 nm下,测得了空玻璃比色皿池充满常用的溶剂去离子水和乙醇后的非线性折射率系数n2值分别为1.61×10-14esu和2.26×10-14esu);材料出现非线性折射及非线性吸收饱和现象问题;热透镜效应问题;激光器参数的选用问题,并提出了相应的解决的方法。

激光Z扫描技术测量光学非线性实验

针对非线性光学课程教学内容,结合科研工作,搭建设计了激光Z扫描技术用于测量光学材料的光学非线性系数的综合性专业实验教学,介绍了Z扫描技术原理,描述实验搭建的要点,以及结合实例进行实验测量和结果分析。该实验有利于启发学生创新性思维和培养学生综合运用知识进行科学研究能力,产生良好的实验教学效果。

Z扫描技术及其在非线性光学材料科学中的应用与进展

依据材料的非线性光学性质的研究为背景,介绍Z扫描技术的基本原理;分析影响Z扫描灵敏度的因素以及解决方法;对近年来激光Z扫描测量技术在试验和理论领域取得的研究进展予以论述并对Z扫描技术在材料科学研究领域的应用作出展望.

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。

利用Z扫描技术测量菌紫质膜的非线性光学参数

本文讨论一种有发展前景的光敏生物材料一细菌视紫红质（菌紫质），采用化学增强法制备菌紫质膜，利用Ｚ扫描技术测量了菌紫质膜的非线性光学参数，结果表明菌紫质具有大的非线性光学系数，在光信息处理领域有十分广泛的应用．

激光Z扫描技术的理论与实验

本文对近年来倍受关注的用于光学非线性材料非线性系数的符号及大小测量的重要手段——激光Ｚ扫描技术，从实验到理论进行了全面的论述。结合我们所开展的工作简述了Ｚ扫描技术在光学材料非线性光学性质研究领域中的广泛应用，提出了完善Ｚ－扫描技术的思想。

影响激光Z扫描测量精度的因素分析

Z扫描技术具有实验装置简单、操作方便和灵敏度高等优点而被广泛应用于材料的非线性光学特性研究.该文介绍了激光Z扫描技术的基本原理,并针对影响激光Z扫描测量精度的八个因素进行分析,提出相应的提高Z扫描精度的方法.

ZnO纳米线的三阶非线性光学性质

用微乳液法制备ZnO纳米线,对材料的形貌和结构进行透射电镜表征和Raman光谱表征,并设计超短脉冲Z扫描实验,研究ZnO纳米线的三阶非线性光学特性.结果表明:制备的材料尺寸均一、结晶良好,具有较好的紫外区激子发光特性;ZnO纳米线三阶非线性光学折射率为正值,其三阶非线性光学极化率比体相ZnO高约3个数量级.因此制备的ZnO纳米线材料具有较好的光学和非线性光学性质.

Zn0非线性研究方法

Zn0是一种很重要的直接宽带隙半导体材料,对于氧化锌的非线性研究方法,主要有Z扫描及二次谐波法。本文以氧化锌非线性研究方法为主要内容,对Z-scan和二次谐波的原理和在研究氧化锌中的应用进行深入介绍,并对目前两种技术在该方面的研究成果进行分析。

1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二巯基类复合物在不同波长下的三阶非线性光学性质(英文)

合成了两种新的金属双噻吩类复合物:(苄基三乙基铵)双(1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二巯基)-金(BTEAADT)和(苄基三乙基铵)双(1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二巯基)-镍(BTEANDT).采用Z扫描方法,在皮秒脉冲下,分别测试了两种材料的乙腈溶液在532和1064nm的三阶非线性光学特性.Z扫描的结果表明,BTEAADT的乙腈溶液在532nm具有反饱和吸收效应,在1064nm非线性吸收效应可以忽略且在两种波长都有自散焦效应,三阶非线性折射率为负值.BTEANDT的乙腈溶液在532nm非线性吸收效应可以忽略,在1064nm具有饱和吸收效应且在两种波长都有自聚焦效应,三阶非线性折射率为正值.分析了造成这种差异的原因.经过计算得到了两种材料在532和1064nm的三阶非线性折射率,三阶非线性吸收系数,三阶非线性极化率和超极化率.BETAADT的非线性折射率在532nm为-1.685×10-18m2·W-1,在1064nm为-1.459×10-18m2·W-1;BTEANDT的非线性折射率在532nm为1.452×10-18m2·W-1,在1064nm为7.311×10-18m2·W-1.两种材料的三阶非线性吸收系数,三阶非线性极化率和超极化率的数量级分别是10-11m·W-1,10-13esu和10-31esu.结果表明这两种材料在非线性光学领域有潜在的应用价值.

(苄基三乙基铵)双(1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二硫基)-金的三阶非线性光学性质(英文)

合成了一种新的配位化合物(苄基三乙基铵)双(1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二硫基)-金(BTEAADT).利用旋涂技术制备了该材料与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)掺杂的复合薄膜,该材料在复合薄膜中的质量分数为1%.采用Z扫描方法,分别测试了该材料的乙腈溶液和该材料与PMMA复合薄膜在波长为1064nm,脉宽为20ps条件下的三阶非线性光学特性.同时还研究了复合薄膜的线性光学性质.Z扫描的结果表明,复合薄膜和该材料的乙腈溶液都具有自散焦效应,非线性折射率都是负值.在实验条件下,两者的非线性吸收效应都是可以忽略的.经过计算得出溶液样品的非线性折射率为-1.459×10-18m2·W-1,复合薄膜样品的非线性折射率为-3.978×10-15m2·W-1.该材料在1064nm处的非线性光学器件方面有潜在应用价值.

厚光学非线性介质非线性吸收的理论分析

通过将非线性光学厚介质进行切片 ,对厚介质的非线性吸收进行了理论分析 ,所得解析结果同样适用于强的非线性区域 .对近场情况进行了系统和全面的分析 ,获得了对于光限制器设计以及Z

掺杂CuInS_2纳米晶玻璃的三阶非线性光学性质

采用溶胶-凝胶法结合气氛控制制备了CuInS2纳米晶玻璃.利用X射线粉末衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对CuInS2纳米晶在玻璃中的形貌和微结构进行了表征,并利用飞秒Z扫描技术对该玻璃的三阶非线性光学性质进行了研究.结果表明,在钠硼硅玻璃中形成了尺寸分布为10 nm左右的均一的CuInS2四方晶系纳米晶.该玻璃体现出优良的三阶非线性光学性能,其三阶非线性光学折射率γ、吸收系数β和极化率χ(3)分别为8.57×10-16 m2/W,3.74×10-8 m/W和1.95×10-17 m2/V2.

In_2S_3量子点玻璃的制备及其三阶非线性光学性质

本文利用溶胶-凝胶法结合气氛控制合成了含In2S3量子点玻璃。利用X射线粉末衍射仪(XRD),X射线光电子能谱(XPS),透射电子显微镜(TEM),X射线能量色散谱(EDX),高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及选区电子衍射(SAED)对In2S3量子点在玻璃中的微结构进行了表征,同时,利用飞秒Z-scan技术详细地研究了该玻璃在800 nm处的三阶非线性光学性质。结果表明,尺寸分布在12～20 nm之间的In2S3四方晶系纳米晶已经在玻璃中形成,并且,该玻璃展示出了优异的三阶非线性光学性能,其三阶非线性光学折射率γ、吸收系数β和和极化率χ(3)分别为-2.04×10-18m2·W-1,8.26×10-12m·W-1,和1.61×10-20m2·V-2。

Cu_(7.2)S_4量子点玻璃的制备及三阶非线性光学性质

利用溶胶-凝胶法结合气氛控制合成了含Cu7.2S4量子点的玻璃.通过热重-差热分析仪对干凝胶样品的热分解机制进行了分析,并利用X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱、透射电子显微镜、X射线能量色散谱)、高分辨透射电子显微镜及选区电子衍射对Cu7.2S4量子点在玻璃中的微结构进行了表征,利用飞秒Z扫描技术研究了材料在800 nm的三阶非线性光学性质.结果表明,尺寸在9～21 nm之间的Cu7.2S4纳米晶已经在玻璃中形成,该玻璃展示出了优异的三阶非线性光学性能,其三阶非线性光学折射率(γ)、三阶非线性吸收系数(β)和三阶非线性极化率[χ(3)]分别为1.11×10-15m2/W,8.91×10-9m/W和9.56×10-18m2/V2.

Ge/Al-SiO_2薄膜材料的非线性光学特性

采用磁控共溅射及后退火技术制备Ge,Al共掺SiO2薄膜,通过X射线衍射谱和傅里叶红外吸收谱对样品进行表征,并采用皮秒脉冲激光器的单光束Z扫描技术研究薄膜的三阶非线性光学特性.研究结果表明:薄膜材料对1 064nm的光具有自散焦和双光子吸收效应,薄膜的三阶极化率χ(3)为3.84×10-16 m2.V-2.薄膜材料的三阶非线性极化率比SiO2和GeO2均有显著的提高,说明薄膜材料中的纳米Ge颗粒的量子限域效应及双光子吸收效应是其产生非线性光学效应增强的主要原因,同时Al的掺杂也促进了材料的三阶非线性光学效应的增强.

咔唑-苯并噻唑类衍生物薄膜的线性及非线性光学性质（英文）

以咔唑为电子供体,苯并噻唑为电子受体,合成了两种新型咔唑-苯并噻唑衍生物3-(2-苯并噻唑-2-基乙烯基)-N-乙基咔唑和3,6-二(2-苯并噻唑-2-基乙烯基)-N-乙基咔唑,通过核磁共振和分光光度计对其结构进行表征.利用刮刀法制备质量分数为4%的衍生物/聚酰亚胺的复合薄膜.采用透射光谱法和单光束Z-扫描技术分别测试了衍生物的线性和三阶非线性光学特性.Z扫描实验结果表明3-(2-苯并噻唑-2-基乙烯基)-N-乙基咔唑薄膜的非线性吸收系数和非线性折射系数分别为β1=-2.118 9×10-10 cm/W、r1=2.285 2×10-14 cm2/W,具有反饱和吸收特性和自聚焦效应;同时3,6-二(2-苯并噻唑-2-基乙烯基)-N-乙基咔唑薄膜的非线性吸收系数与非线性折射系数分别为β2=-1.275 6×10-9 cm/W、r2=-7.039 9×10-14 cm2/W,具有反饱和吸收特性和自散焦效应.

偶氮聚合物的热致非线性光学特性研究

利用z扫描技术研究了一种偶氮聚合物在连续激光作用下的热致非线性光学特性,并根据实验结果计算了偶氮聚合物的热光系数dn/dT和热致非线性折射率n2.由实验结果,发现样品的热光系数和热致非线性折射率与激发波长及样品在该波长下的线性吸收的强弱有关.

C60聚氨酯胺薄膜的非线性光学特性的研究

利用Z扫描技术,分别测量了五种C60聚氨酯胺薄膜(C60含量分别为0％、0．16％、0．30％、 0．42％、0．52％,厚度均为0．3 mm)的非线性光学吸收系数和折射系数,并研究了该薄膜的光限幅特性。实验表明:随着样品中C60的含量由0增加到0．52％,薄膜的透射率可由70％逐渐减小到10％,且透射光功率可限制在25 mJ／cm2以下。薄膜的透射率或透射功率可以随C60含量不同而改变,即薄膜的光限幅性能可以通过调节C60含量的方式加以控制。最后,基于C60分子的五能级模型,采用激发态吸收(反饱和吸收)物理机理解释了薄膜的非线性光学特性及光限幅性能。