直立生长的SnS_(2)薄膜的三阶非线性光学性质研究(特邀)

采用化学气相沉积法制备了直立生长的SnS_(2)(V-SnS_(2))薄膜,并使用自主搭建的Z扫描系统研究了V-SnS_(2)的三阶非线性光学响应。结果表明,由于S空位的存在使得V-SnS_(2)薄膜表现出明显的饱和吸收响应,且非线性吸收系数(β)随着泵浦功率的增加而减少。分析发现,其β的最大值为6 cm/GW,调制深度(ΔM)为50%。同时,通过闭口Z扫描技术测量发现V-SnS_(2)薄膜的n_(2)比Si和GaAs大一个数量级,且n_(2)随着泵浦功率的增加而减少,基于自由载流子的非线性理论分析表明这与材料中的自由载流子和束缚电子密切相关。本文研究证明V-SnS_(2)在全光开关、激光调Q等非线性光电子器件的设计与制造方面有潜在的应用。

飞秒激光单体素加工连续渐变微纳针形结构研究(特邀)

针对目前微纳针形结构加工中存在的精度、形貌、可控性等问题,基于飞秒激光双光子加工系统中的单个体素,通过引入一维倾角自动调控体素的空间位置,提出了一种简单高效的加工连续渐变微纳针形结构的方法。通过开展加工实验,成功地在光刻胶材料中加工出了一系列长度可控、形貌连续渐变的微纳针形结构。实验结果表明:基于本方法加工的微纳针形结构,其高度呈线性变化关系且针尖形貌渐变精度达到了纳米量级,结构横向线宽渐变连续且沿中轴线呈对称分布;针形结构顶端最小高度达到5 nm,横向最小线宽为195 nm。其在功能表面、微纳流控、生物传感等研究领域具有潜在的应用价值。

WS_(2)纳米薄膜厚度依赖的三阶非线性吸收特性研究

利用液相剥离法制备了WS_(2)纳米片,结合真空抽滤技术,控制上清液体积制备了不同厚度的WS_(2)薄膜。在此基础上,使用800 nm飞秒激光的Z扫描技术表征了WS_(2)纳米薄膜的三阶非线性吸收特性。研究发现,制备的不同厚度的WS_(2)都表现出可饱和吸收特性,可饱和吸收主要是由于单光子吸收所引起的泡利阻塞效应引起;随着厚度的增加,饱和强度基本不变,调制深度会有所提高,但是三阶非线性极化率虚部的绝对值和品质因子会降低。这主要是因为较厚的薄膜缺陷更多,更容易捕获光生载流子,从而三阶非线性吸收和厚度有一定的依赖关系。可饱和吸收可以用于调Q激光器以及锁模激光器,为WS_(2)薄膜在超快开关和超快激光的应用提供实验支持。

空心Fe_3O_4磁性纳米颗粒的制备及其磁性表征

本文采用溶剂热法以尿素作为沉淀剂和模板剂成功制备了一系列内外径可控的空心Fe3O4磁性纳米颗粒。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)对所制备的Fe3O4磁性纳米颗粒的形貌、结构及其宏观磁性进行了详细的表征。TEM结果显示,该方法制备的Fe3O4磁性纳米颗粒均呈现内部空心结构,外径约为615 nm,内径约为310 nm,且尺寸均匀,分散性良好;样品的饱和磁化强度Ms=90.4 emu/g,矫顽力He=62.5 Oe呈现铁磁性。同时发现,Fe3O4粒径随尿素加入量的增大而减小。本文报道的空心结构的Fe3O4磁性纳米颗粒有望在纳米医学及纳米生物学上具有广泛的应用前景。

基于纳米天线阵列非线性光学效应的太赫兹辐射特性研究

太赫兹波作为未来6G通信的一个重要波段,是目前光学和电子学交叉方向的研究热点,但是其中的太赫兹源,尤其是基于微纳光学的集成型太赫兹源备受关注。基于纳米天线阵列中的等离子体共振响应特性,设计了一种宽波段的太赫兹辐射源。利用麦克斯韦方程和金属等离子体的动力学方程,研究了纳米天线阵列在脉冲激光激发下太赫兹时域信号的产生过程。研究发现产生的太赫兹辐射的偏振和入射光的偏振垂直,其发射带宽和激发光的脉宽密切相关。纳米天线阵列具有可设计和易集成性,有望在集成型太赫兹源器件方面有较好的应用,并为未来基于表面等离子体光学的太赫兹源设计提供理论基础。

400nm飞秒激光激发下MoSe_(2)中瞬态光电流引起的太赫兹辐射(特邀)

通过太赫兹发射光谱研究了400 nm飞秒激光脉冲激发层状MoSe2所引起的物理效应。太赫兹振幅随泵浦功率、方位角、偏振角的依赖关系表明,太赫兹辐射主要由表面耗尽场诱导的光生电流和二阶非线性极化诱导的移位电流这两种瞬态光电流效应共同引起,并且两种电流的贡献分别为82%和18%。研究结果可为MoSe2在超快光学领域的发展和应用提供实验支持。

石墨烯太赫兹波段性质及石墨烯基太赫兹器件

石墨烯在太赫兹波段的优异性质,使其在太赫兹源、太赫兹探测和太赫兹调控三个方面都具备广阔的应用前景。主要对石墨烯在太赫兹波段的性质及石墨烯基太赫兹器件的相关研究进行了综述,并对石墨烯在太赫兹波段的应用前景进行了展望。在石墨烯太赫兹波段性质方面,主要介绍了石墨烯的电导模型、静态和超快光谱响应特性,以及表面太赫兹波辐射特性。在石墨烯基太赫兹器件方面,主要综述了基于光、电、磁调控的太赫兹主动器件,石墨烯基超材料的太赫兹调制器,基于阻抗匹配的减反射调控器件,以及可调太赫兹源器件的最新研究进展。

白光LED用Ca_2SiO_4:Ce^(3+)/Eu^(2+)荧光粉的合成及发光特性

采用高温固相法合成了蓝色Ca_2SiO_4:Ce^(3+)以及蓝绿双色Ca_2SiO_4:Ce^(3+),Eu^(2+)荧光粉,通过粉末X射线衍射(XRD)和荧光光谱对其结构和光学性能进行了研究。确定了Ce^(3+)离子的最佳掺杂浓度、浓度猝灭机制、格位分布及热稳定性,并探讨了Ce^(3+)→Eu^(2+)的能量传递过程和能量传递效率。结果表明,此荧光粉在近紫外波段有强的宽带吸收,可以被InGaN芯片产生的紫外光有效激发;其发光颜色可以从蓝(429nm)到绿(505 nm)实现可调,作为蓝色和绿色荧光粉用于白光LED器件中。