导读:本文包含了超快光学非线性论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:多环芳烃,瞬态吸收光谱,反饱和吸收,光限幅
超快光学非线性论文文献综述
吴幸智[1]（2017）在《新型多环芳烃分子中的超快光学非线性及其光限幅应用》一文中研究指出多环芳烃类分子由于其优秀的电荷输运、荧光性能在场效应管、有机发光二极管等应用中有着巨大的潜力。与之相比,多环芳烃分子的平面π共轭体系在非线性光学上却鲜有系统性的研究。本论文中,我们对基于多环芳烃分子的一系列材料的超快光学非线性进行研究。依托可调谐的飞秒光源和皮秒、纳秒激光,使用时间分辨的光谱技术分析了一系列多环芳烃类分子结构的光学非线性机制。结合数值模拟与理论计算,对分子结构与光学非线性响应之间的结构-性质关系进行了讨论。研究工作包括以下几个方面:以一种扭转平面多环芳烃分子中观测到的长寿命宽带单重态吸收为基础,设计并合成一组直线型对称结构、中心使用π电子桥的多环芳烃分子。在保留宽带单重态吸收的前提下大幅增强双光子吸收,实现了基于单重态的双光子诱导宽带激发态吸收。改善了以往叁重态吸收材料响应速度慢的缺点,实现了响应飞秒、皮秒、纳秒脉冲的超快宽带反饱和吸收。利用双光子诱导宽带单重态吸收中响应时间快的优势,基于线型对称结构的多环芳烃分子,开发一种在飞秒、皮秒脉冲下具有优秀性能的宽带光限幅材料。实验结果显示该新型材料具有宽带、高透过、限幅强叁大优势,且其中的任一项都超过绝大多数已知的光限幅材料。作为对比,测试了分支型结构分子的光限幅响应,通过分子前线轨道计算分析分支型结构光限幅效应弱于直线型结构的原因。在上述工作的基础上,在分子结构中引入强电荷受体,通过与没有受体的情况对比,研究分子内电荷转移过程对直线型对称结构多环芳烃中光学非线性响应的影响。通过Z扫描,瞬态吸收和折射等研究手段,结合理论计算讨论分子电荷转移过程对非线性吸收与折射的影响。在了解多环芳烃分子内电荷转移对光学非线性响应的基础上,设计并合成一组不对称结构的芘类衍生物分子。通过电荷给受体之间的分子结构扭转,在减弱非线性吸收的同时增强非线性折射。多波长的Z扫描实验结果显示该分子在600 nm~1030 nm内具有大于1的品质因数,证明是一种优秀的宽带非线性折射材料,在全光开关的应用领域有巨大的潜力。通过瞬态折射手段分析了共振与非共振机制下分子的非线性折射机制,为将来材料的进一步优化提供参考。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2017-06-01）
张培,任林娇,张庆芳,齐汝宾,姜利英[2]（2017）在《磷掺杂纳米硅/二氧化硅多层薄膜的非线性光学和超快光学性质》一文中研究指出近年来,硅基的非线性光学器件取得了重大进展,如硅基拉曼激光器、放大器、信号发生器、光开关和波长转换器等器件相继研制成功,极大地推动了硅基光电集成的发展及向实用化前进[1]。然而,单晶硅具有中心反演对称结构,不存在直接的光电效应,只有较弱的克尔效应,且在光通信与光互连的近红外区域(1260~1625nm)具有较强的双光子吸收系数。一方面,双光子吸收产生的自由载流子散射和自由载流子吸收,不但会减弱克尔效应,还会产生较大的非线性光学损耗;另一方面,自由载流子的复合过程相对较慢,一般在毫秒(ms)量级。这就在一定程度上降低了器件的性能,例如调制速率、增益带宽、波长转换效率等,从而限制了体硅材料在半导体光学器件中的应用。而通过制备纳米硅量子点(nc-Si),可以提高硅基材料的非线性光学效应,并显着改善器件的性能。虽然nc-Si材料的非线性光学折射率系数得到了提高,但是其TPA系数也相应增大,而且载流子的复合速率仍然较慢。基于此,本文利用磷(P)掺杂来改变纳米硅/二氧化硅(nc-Si/SiO_2)多层膜的非线性光学特性和超快复合过程。实验结果表明,通过对nc-Si进行P掺杂,可以有效地改变nc-Si界面态和深能级的密度,使nc-Si材料的非线性吸收系数降低4倍左右,而且非线性吸收系数随P掺杂浓度的增加逐渐减小[2]。进一步,采用泵浦―探测技术对nc-Si/SiO_2多层膜的超快光学过程进行了初步测量,通过控制P的掺杂浓度,有效地改变载流子的超快复合过程,使载流子较慢的复合寿命由120 ps减小至15 ps,调节范围达到100 ps左右。同时,对掺杂调控nc-Si/SiO_2多层膜非线性光学特性和超快复合过程的机理进行了分析。(本文来源于《第十二届全国硅基光电子材料及器件研讨会会议论文集》期刊2017-05-25）
肖政国[3]（2016）在《功能有机共轭小分子的超快光学非线性及光物理机制研究》一文中研究指出有机共轭分子因具有成本低廉、结构多变、非线性极化率大和响应速度快等特点,在全光开关、光限幅、双光子荧光成像、光学信息存储、光学微加工及光动力疗法等领域具有广阔的应用前景。有机共轭材料的宏观非线性光学性质依赖于材料的微观结构和激发态的非线性极化。通过研究不同结构的有机共轭分子在飞秒脉冲激发下的非线性光学性质及激发态动力学响应,一方面可以加深人们对激光与物质相互作用的认识和理解,另一方面也可为今后开发新型非线性光学材料提供理论指导和实验支持。本论文针对有机阳离子、卤族阴离子效应、主要非线性基团在前线分子轨道的占有比率、外围功能团及分子内部的能量转移过程,利用Z扫描技术和时间分辨的泵浦探测技术对多种功能有机共轭小分子的超快非线性吸收及光物理机理进行了理论分析和实验探究,解析出物质内在的结构-性能的关系,开展的研究工作包括下面几个部分:利用Z扫描方法、光限幅实验及瞬态吸收谱从卤族阴离子和有机阳离子基团两种组分要素对有机共轭嗪类材料的超快非线性响应进行系统研究。发现嗪类材料的超快非线性吸收主要与分子结构中的有机阳离子基团有关,而卤族阴离子对非线性吸收贡献较少;结合飞秒瞬态吸收谱,通过建立简化的叁能级光物理模型,确定了四种材料的单重激发态吸收截面和单重激发态寿命。利用量子化学计算、多波段Z扫描实验和飞秒脉冲下的简并泵浦探测及瞬态吸收谱实验对含芘基同分异构体的宽波段非线性光学响应进行了系统地研究。通过量子化学计算出各个组分在前线分子轨道中的占有比率,发现在同分异构体中芘基在前线分子轨道的占有率越高,非线性光学响应也越强;结合Z扫描及瞬态吸收谱实验分析了同分异构体的宽波段非线性吸收机制,通过对不同能量下Z扫描曲线的数值拟合提取出不同波长的光吸收参数。利用飞秒瞬态吸收谱对不同外围功能团的芘类及查尔酮衍生物的激发态动力学特性进行了研究。发现通过简单的给体改变,可实现两个查尔酮分子在整个可见光区域激发态光谱的反转,依据量子化学理论并结合光动力学响应曲线,建立了光物理模型并分别提取出了两个查尔酮分子的光物理参数;发现外围功能团可在皮秒量级(从几百皮秒变化到几皮秒)调控芘类衍生物的单重激发态寿命,通过量子化学理论分析了单重激发态的寿命与分子能隙的关联性。利用皮秒和飞秒的Z扫描研究含镍金属的卟啉-酞菁键合物在不同脉宽下的非线性光学响应,通过飞秒的简并泵浦探测技术研究这类材料的超快光动力学特性,发现能量转移过程发生的时间尺度在几百个飞秒,是导致卟啉-酞菁键合物从反饱和吸收(飞秒条件下)到饱和吸收(皮秒条件下)的主要原因,根据能量转移模型及速率方程提取出卟啉-酞菁键合物的光物理参数。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2016-06-01）
敖广红[4]（2015）在《Ⅱ-Ⅵ族无机半导体与卟啉材料的超快光学非线性研究》一文中研究指出半导体材料,包括有机和无机半导体是目前备受关注的非线性光学材料,它们具有大的光学非线性和快的响应时间,在光限幅、光开关、红外探测、光存储等方面具有重要应用。本文以II-VI族无机化合物体半导体和有机半导体四苯基卟啉为主要研究对象,综合利用Z-scan、时间分辨PO泵浦探测和时间分辨瞬态吸收光谱等实验手段,结合含色散脉冲传播方程、能级模型和热致非线性理论,对两种半导体材料的非线性光学性质及相应的超快动力学进行了研究。该研究丰富半导体材料非线性光学研究内容和理论内涵,对半导体材料在非线性光学领域的应用具有指导意义,主要研究内容如下:将实验研究和理论分析相结合,主要针对超短脉冲在II-VI族半导体中传播时的明显展宽现象进行研究。利用PO泵浦探测实验证明800 nm,200 fs激光脉冲在3 mm厚Zn S体半导体传播中存在明显的脉冲宽度展宽现象,这种展宽现象主要来源于超短脉冲在Zn S传播过程中产生的群速色散效应(Group Velocity Dispersion GVD)。Z-scan技术进一步证明GVD对Zn S体半导体的非线性吸收和折射特性都有不可忽略的影响,并最终影响其光学非线性参数的正确提取。因此本章从理论上构建了考虑GVD影响的超短脉冲光强和相位传播方程,基于该方程的数值拟合与实验结果实现了很好的符合,并准确地提取了Zn S体半导体的非线性参数。另外该方程也很好地解释飞秒脉冲在Zn Se、Zn Te和Cd S半导体中传输因GVD而引起的展宽现象,充分证明了该传播方程的正确性和普适意义。该研究对于超短脉冲与体半导体以及其他固体材料非线性相互作用的研究具有指导和借鉴意义。将Z-scan,皮秒泵浦探测及飞秒瞬态吸收光谱技术有机结合,研究了以四苯基卟啉TPP为母体的一系列卟啉化合物的非线性吸收特性,重点分析了氮反转,外围给/受体取代和中心金属离子取代叁种分子结构改变方式对卟啉非线性吸收性质的影响。研究结果表明氮反转破坏了TPP母体分子结构对称性,形成的氮反转卟啉(NCTPP)的线性吸收谱与TPP相比发生了明显红移,且单重态第一激发态的寿命(S1t)也明显缩短。给电子基团(Methoxy OMe)取代基卟啉TPP(OMe)4的非线性吸收在ps时域发生了饱和吸收(SA)到反饱和吸收(RSA)的转换,TPP(OMe)4的泵浦探测和飞秒瞬态吸收光谱实验都证明其与TPP相比具有非常快的内转换速率。Z-scan,皮秒泵浦探测及飞秒瞬态吸收光谱结果都表明吸电子基团(Cyan CN)取代基卟啉TPP(CN)4的非线性吸收和激发态动力学过程与母体TPP类似,这主要与CN中较为稳定的碳氮叁键有关系。另外飞秒瞬态吸收光谱还表明在NCTPP大环中心引入二价过渡族金属离子Ag2+、Zn2+、Ni2+、Cd2+和Mn2+都可以不同程度地加速激发态内转换速率,这种加速作用与各个过渡金属原子d层电子组态有密切的关系,d电子组态中电子数目越少,就越有利于激发状态下电子从卟啉转移到金属原子的d电子组态中,加快内部转换速率。该研究对新型卟啉半导体材料的开发有重要的指导意义。在研究TPP及其衍生物非线性吸收性质的基础上,用Z-scan技术研究了一系列TPP及其衍生物在皮秒和纳秒时域的光学非线性折射特性,重点分析了氮反转、给/受体外围取代、中心金属离子取代对相应卟啉材料非线性折射性质的影响。结果表明给/受体取代基卟啉TPP(CN)4和TPP(OMe)4的有效非线性折射系数n2eff和二阶超极化率γ在皮秒和纳秒时域相对于母体TPP都有显着增强。NCTPP的两种中心金属(Zn2+和Cu2+)配合物及给/受体取代基衍生物NCTPP(CN)4和NCTPP(OMe)4的纳秒时域Z-scan实验结果表明金属离子(Zn2+和Cu2+)和给/受体取代基(OMe和CN)的引入对NCTPP的非线性折射没有明显的调制作用。另外研究表明卟啉材料在钠秒时域的非线性折射来源于电子云畸变产生的非线性折射和热效应引起的热致非线性折射的共同作用,通过理论分析定量地确定了两种折射机制对卟啉材料非线性折射的贡献。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2015-06-01）
赵欣[5]（2013）在《氧化石墨烯及其杂化材料超快光学非线性研究》一文中研究指出石墨烯有着独特的能带结构和优异的性质,这些性质使其在光电子器件上有着潜在的应用。然而,因为在溶剂中难溶等问题,石墨烯在光学领域的应用受到限制。将石墨烯进行氧化或杂化,在解决石墨烯溶解性问题的同时,也可以有效的改变其光电性质。为了研究这些石墨烯基材料的非线性光学性质,弄清石墨烯材料非线性光学性质及机制同结构变化的关系,进而掌握通过石墨烯基材料结构变化来调整石墨烯非线性光学性质的规律和方法,有必要对不同的石墨烯基材料的非线性光学性质和机制进行深入的研究,为石墨烯的非线性光学性质应用奠定基础。在本论文中,使用时间分辨泵浦-探测技术和Z扫描技术对氧化石墨烯和石墨烯杂化材料的超快非线性机制和非线性光学性质进行了研究,丰富石墨烯非线性光学研究的内容,比较不同方式制备的石墨烯基材料的非线性机制和性质的差别。具体内容如下：1,对通过化学方法制备的不同氧化程度的石墨烯溶液进行了超快动力学过程和光学非线性的研究,分析氧化石墨烯超快动力学过程和非线性吸收性质同结构的关系。由于GO独特的平面原子结构和电子结构,使其在不同激发光强下的吸收性质不同,这种不同的光子吸收过程和分布源自于GO中的sp2团簇和sp3杂化区域。这个概念的提出,对非化学计量的GO的线性和非线性光学性质的调控提供了可能的方法,即通过调节不同吸收区域的尺寸,形状及相应的位置来调控石墨烯的非线性光学性质。因为GO为非化学计量的结构,需要通过更多实验研究来得到更多的信息,从而更好的理解GO的光电性质。2,研究了不同还原时间制备的氧化石墨烯(通过阱蒸汽还原)的非线性光学性质和超快动力学过程。获得了还原氧化石墨烯的光学非线性和超快载流子弛豫同还原时间的关系。还原后的氧化石墨烯的饱和吸收性质得以增强,载流子弛豫时间得以加快,这些性质的改变是和还原后氧化石墨烯的结构相关。当氧化石墨烯被还原到一定时间,增加还原时问不能将氧化石墨烯进一步还原,只能改变还原氧化石墨烯的官能团。同时,还原氧化石墨烯的载流子弛豫和饱和吸收性质也不会随还原时间发生明显改变。这为通过控制氧化石墨烯的还原时间来控制氧化石墨烯的非线性吸收提供借鉴。3,研究了电弧放电法制备的少层氧化石墨烯(FGO)的超快动力学过程和非线性吸收性质。在少层氧化石墨烯片中,边缘被少量氧化,石墨烯片平面仍保留着大面积的sp2杂化碳原子,层数为3到5层。通过实验结果我们发现FGO保留着本征的石墨烯的良好超快动力学过程和饱和吸收性质。同时,又由于含有亲水基团——含氧官能团,这就解决了石墨烯片可溶性问题,因此,少层氧化石墨烯在光电器件和超快光学方面有着很大的应用前景。4,对叁种不同含氧量的石墨烯杂化酞菁材料(G-Pc,GO-Pc和RGO-Pc)的非线性光学和光限制增强效应进行研究,并使用飞秒泵浦-探测测量技术深入地分析了这些材料的光限制机理。结果表明,石墨烯和酞菁共价杂化后,石墨烯和酞菁间存在强相互作用。两者之间具有能量和电子转移,材料的非线性光学性质得到很大的提高。在叁种不同含氧量的杂化材料中,RGO-ZnPc在纳秒脉冲下表现出最好的光限制效应,由于它具有高的非线性吸收系数和高的线性透过率,RGO-Pc更适合做光限制材料。这些材料的光限制效果的增强很大一部分是由非线性散射导致的。在飞秒脉冲下,GO-ZnPc由于大的吸收截面,表现出最好的非线性吸收性质。时间分辨泵浦-探测测量结果揭示这种非线性光学性质和光限制效果的增强主要来自于非线性吸收的贡献。(本文来源于《南开大学》期刊2013-05-01）
超快光学非线性论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
近年来,硅基的非线性光学器件取得了重大进展,如硅基拉曼激光器、放大器、信号发生器、光开关和波长转换器等器件相继研制成功,极大地推动了硅基光电集成的发展及向实用化前进[1]。然而,单晶硅具有中心反演对称结构,不存在直接的光电效应,只有较弱的克尔效应,且在光通信与光互连的近红外区域(1260~1625nm)具有较强的双光子吸收系数。一方面,双光子吸收产生的自由载流子散射和自由载流子吸收,不但会减弱克尔效应,还会产生较大的非线性光学损耗;另一方面,自由载流子的复合过程相对较慢,一般在毫秒(ms)量级。这就在一定程度上降低了器件的性能,例如调制速率、增益带宽、波长转换效率等,从而限制了体硅材料在半导体光学器件中的应用。而通过制备纳米硅量子点(nc-Si),可以提高硅基材料的非线性光学效应,并显着改善器件的性能。虽然nc-Si材料的非线性光学折射率系数得到了提高,但是其TPA系数也相应增大,而且载流子的复合速率仍然较慢。基于此,本文利用磷(P)掺杂来改变纳米硅/二氧化硅(nc-Si/SiO_2)多层膜的非线性光学特性和超快复合过程。实验结果表明,通过对nc-Si进行P掺杂,可以有效地改变nc-Si界面态和深能级的密度,使nc-Si材料的非线性吸收系数降低4倍左右,而且非线性吸收系数随P掺杂浓度的增加逐渐减小[2]。进一步,采用泵浦―探测技术对nc-Si/SiO_2多层膜的超快光学过程进行了初步测量,通过控制P的掺杂浓度,有效地改变载流子的超快复合过程,使载流子较慢的复合寿命由120 ps减小至15 ps,调节范围达到100 ps左右。同时,对掺杂调控nc-Si/SiO_2多层膜非线性光学特性和超快复合过程的机理进行了分析。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
超快光学非线性论文参考文献
[1].吴幸智.新型多环芳烃分子中的超快光学非线性及其光限幅应用[D].哈尔滨工业大学.2017
[2].张培,任林娇,张庆芳,齐汝宾,姜利英.磷掺杂纳米硅/二氧化硅多层薄膜的非线性光学和超快光学性质[C].第十二届全国硅基光电子材料及器件研讨会会议论文集.2017
[3].肖政国.功能有机共轭小分子的超快光学非线性及光物理机制研究[D].哈尔滨工业大学.2016
[4].敖广红.Ⅱ-Ⅵ族无机半导体与卟啉材料的超快光学非线性研究[D].哈尔滨工业大学.2015
[5].赵欣.氧化石墨烯及其杂化材料超快光学非线性研究[D].南开大学.2013