若干弱光非线性光学效应及其应用

简要介绍了弱光非线性光学领域中一些研究方向的进展,如弱光非线性光子学材料中的缺陷结构、介观量子相干系统中光传播动力学和慢光非线性光学等,着重描述了近期在新型激子与紫外弱光非线性光学效应、位相耦合与光速调控以及非相干空间孤子阵列诱导光学晶格与光非线性传输行为等研究中得到的研究结果。弱光非线性光学将成为非线性光学应用领域中的一个重要分支。     

层状半导体材料GaSe光学性质的研究

研究了层状半导体材料GaSe在强激光激发下基本吸收边和激子的光学非线性,确认激子-激子散射过程及激子屏蔽是引起这种非线性的主要机制。     

细菌视紫红质三阶非线性光感应超快过程研究

用前向立体简并四波混频实验对光能转换生物分子细菌视紫红质(bR)作三阶非线性光学超快过程研究,观察到时间响应由快成份和慢成份组成.用激子位相空间充满理论和构形变化模型分别给予动力学机制解释.快成份对应于自由电子-空穴对形成的激子,慢成份对应于无辐射衰变形成的极化子.通过对实验曲线的数学拟合,得到激子饱和密度和激子长度,激子和极化子寿命、以及极化子形成效率等动力学参数.     

ZnSe材料光学非线性测量

一、前言近年来,随着光计算的发展,半导体光学非线性和光学双稳受到很大的重视。有关GaAs材料光学非线性的报道已有很多,国内未见ZnSe材料在本征光谱区光学非线性吸收的报道。本文主要叙述了利用我们实验室中现有设备,建立了ZnSe材料光学非线性测量方法。并列举了ZnSe材料光学非线性的测量结果。二、测量装置为了测量ZnSe材料的激子吸收和发射,选择香豆素440是比较理想的染料之一。我们利用现有设备,建立了测量Ⅱ一Ⅵ族半导体材料的光学非线性吸收实验系统。装置原理如图1所示:     

高激发密度下ZnSe-ZnS/CaF_2超晶格的自由激子发光及光学非线性

在 77 K下用N_2激光器的 337.1nm脉冲激光线作为激发源,研究了高激发密度下ZnSe-ZnS/CaF_2超晶格的自由激子发光特性及激子的光学非线性.对于该超晶格体系,首次观察到激子-激子散射发光,激子饱和吸收及光学双稳现象.并根据激子态的填充效应很好地解释了实验中观察到的随激发光强增加出现激子发光和吸收的蓝移现象.     

细菌视紫红质三阶非线性光感应超快过程研究

用前向立体筒并四波混频实验对光能转换生物分子细菌视紫红质（bR)作三阶非线性光学超快过程研究,观察到时间响应由快成份和慢成份组成,用激子们相空间充满理论和构形变化模型分别给予动力学机制解释,快成份对应于自由电子－空穴对形成的激子,慢居份对应于无辐射衰变形成的极化子,通过对实验曲线的数学拟合,得到激子饱和密度和激子长度,激子和极化子寿命,以及极化子形成效率等动力学参数。     

在CdSxSe1—x半导体微晶中激子弛豫过程的动力学研究

运用速率方程和非相干光时延四波混频对ＣｄＳｘＳｅ１－ｘ半导体量子限域玻璃中激子的动力学过程研究表明：由激子复合速率决定的三阶光学非线性时间仅２．５皮秒，而表面陷阱俘获电子一空穴对所需时间长达几百皮秒。     

CdS半导体非线性吸收中的电场作用

在CdS的室温光学非线性吸收过程中,再外加直流电场,观察到光学非线性吸收随外场增大而增大,非线性出现的光强阈值随外场增大而减小.通过实验判断这一现象来源于电子激子散射.     

CdS晶体非线性吸收电场效应的时间过程

建立了一套光泵浦探针法测量CdS晶体光学非线性快过程的实验,同时测定外加电场对激子-电子相互作用时间的影响,以揭示光学非线性的特性和起源.通过计算机数值计算模拟得出:在没有外加电场作用下,激子-电子相互作用的衰减时间为60ps.由实验结果可以看出外加电场使衰减时间略有延长.     

量子限域材料的非线性光学过程

当介质的微粒尺寸小于体相材料中原子的玻尔半径时(大约小于10nm),这类超微粒材料出现了许多特异的光学及非线性光学现象。例如,室温激子吸收的出现,三阶非线性系数x~((3))的增大,特有的介面现象等,称作量子限域效应。我们首次报导了利用溶胶化学方法合成了若干过渡金属氧化物(Fe_2O_3,Cr_2O_3等)的量子限域材料,讨论了非线性光学特性与材料尺寸的关系,给出了若干实验结果。     

强THz场下半导体中动力学量子干涉的控制

半导体中载流子的量子相位相干性、退相干和多体关联效应之间的相互影响 ,以及量子干涉的可控性是当前半导体物理研究的一个关注焦点。作者最近提出半导体超快光学过程中的一种退相干机制 :激子动力学Fano共振。这种动力学量子干涉可以用 THz交流场强控制。利用激子动力学 Fano共振效应 ,在半导体材料吸收光谱与瞬态光谱中可以观测到强 THz场下的激子稳化效应 ,即激子电离率随 THz场强增加而下降的现象。以此可实验验证有争议的原子绝热稳化问题     

极性三元混晶中的Wannier激子结合能

在无序元胞孤立位移(MREI)模型下．考虑激子与混晶中的两支光学声子的相互作用,利用变分法计算了极性三元混晶(TMCs)中的Wannier激子的结合能。数值计算给出几种混晶材料的结合能随组份x的变化关系。讨论了混晶中的两支光学声子对激子结合能的贡献。结果表明,当电子和空穴有效质量相差较大时,电声子相互作用对激子结合能有着重要的贡献,声子对结合能的影响随混晶组份非线性变化的。同时讨论了有效声子近似(EPMA)在计算激子结合能时的适用范围。     

氢化纳米硅薄膜的激子光学非线性

用泵浦－探测技术研究了氢化钠米硅薄膜(nc-Si:H)的非线性光学性质,观察到纳米Si中激子的光吸收饱和现象,测得实验用样品在波长554nm处有最大的折射率改变量△n=-6.1^-5,并对该材料的光学非线性机理作了探讨。     

ZnSe/ZnCdSe多量子阱激子光学非线性

本文采用泵浦－探测技术研究了ＺｎＳｅ／ＺｎＣｄＳｅ多量子阱室温激子饱和吸收，并根据Ｋ－Ｋ关系计算得到５２１．６ｎｍ至５４４ｎｍ的光学非线性折射率的变化．观测到由折射率变化引起的ＺｎＳｅ／ＣｄＺｎＳｅ多量子阱光双稳器件的室温激子光双稳．根据ＺｎＳｅ／ＺｎＣｄＳｅ多量子阱的激子吸收谱及激子的非线性理论，归结其主要非线性机制为激子态的相空间填充和激子带展宽．     

在CdSxSe1—x半导体微晶中激子的能量分裂及其光学非线性增强

制备了微晶平均尺寸不同的两种ＣｄＳｘＳｅ１－ｘ半导体微晶限域玻璃。实验研究表明；对微晶尺寸小于激子的玻耳半径的样品，能观察到激子的室温吸收和荧光发射，并且激子共振吸收使三阶光学非线性增强；而对尺寸较大的样品其光学性质类似于体相半导体。     

光纤影响量子点激光器的运行状态数学模型研究

光纤影响下的量子点激光器运行状态具有非线性,构建基于势能函数分析和双态QDL激子模型的光纤影响量子点激光器的运行状态数学模型。在光纤注入状态下,分析量子点激光器的非线性动力学参数模型,结合非线性动力学态的分布和演化特性,利用时间序列、功率谱及相图分析的方法,在不同参数注入下进行量子点激光器的参数空间及运行状态动力学分布特性分析。以光学能级、光学限制因子以及光学增益因子等为约束参数,进行自由运行状态下的量子点激光器基态和激发态特性分析,实现光纤影响下量子点激光器的运行状态数学模型构建。实验结果表明,该模型能有效获取量子点激光器的最优微波线宽,在电流增加的过程中,自由运行光谱能级谱检测性能较好,研究结果为光纤网络互联和光存储提供理论基础。     

偶氮苯材料研制及其三阶非线性光学性能激发态增强研究

用皮秒ＹＡＧ激光器的倍频光（５３２ｎｍ）和三倍频光（３５５ｎｍ）,对偶氮苯材料作激发态增强的双波耦合实验研究,发现材料处于激发态受激发时的三阶非线性光学电极化率比电子均处于基态时增强一个数量级．激发态时的非线性时间过程也有所缩短．用激子相位空间充满理论,对实验结果进行了理论上的解释．     

少层PtSe2中光生载流子超快动力学研究

二维PtSe₂具备宽可调带隙、高稳定性等优点,在新型光电器件方面具有极大应用价值。利用时间分辨太赫兹光谱研究了不同厚度PtSe₂中的光生载流子超快动力学,发现该材料瞬态太赫兹光电导的幅度及其激发光强度依赖性随材料厚度的增加呈现出显著的非线性增加趋势。通过太赫兹光电导频谱分析,获得了光生载流子浓度、散射时间、背散射因子等动力学参数,并结合激发波长依赖的太赫兹弛豫动力学,推测束缚激子和自由载流子的竞争是引起这种厚度非线性关系的主要原因。此外,基于光泵浦-光探测光谱证明了PtSe₂中的激子效应及半导体-半金属转变。该工作演示了层数对PtSe₂中非平衡态动力学的有效调控,对贵金属基二维材料在光电器件方面的应用具有指导意义。     

半导体量子点的生长机理及特性

阐述了半导体量子点自组织生长方法的基本原理,并介绍了半导体量子点的一些特性,如激子束缚能、载流子动力学、排列规则和光学性质。     

有机三阶非线性光学材料的研究概述

材料的三阶非线性光学性能是当今国内外研究的热点,简要介绍了三阶非线性光学效应的基本原理、研究方法和影响因素.讨论了比较热门的几种非线性光学材料,比较了它们的优缺点,并给出了部分材料的三阶非线性光学参数,提出了分子设计有机三阶非线性材料的一些规律性结论,展望了有机三阶非线性光学材料的研究趋势.