CdTe和CdTe/CdS量子点的量子尺寸效应

利用水热法合成了三种不同尺寸的单核CdTe量子点和核壳CdTe/CdS量子点。应用Top-hat Z-scan技术在纳秒、皮秒、飞秒激光脉冲作用下研究了三种不同尺寸单核CdTe量子点的非线性吸收特性。实验结果表明:在不同激光脉冲作用下三种不同尺寸的CdTe量子点的非线性吸收特性均表现为饱和吸收,并且均呈现出随着量子点尺寸的减小,其非线性吸收特性增大的趋势。为了进一步研究量子点尺寸的变化对非线性吸收特性的影响,又在飞秒激光脉冲作用下研究了核壳CdTe/CdS量子点的非线性吸收特性;随着包壳时间的增加,壳层厚度增加,量子点尺寸增加,其非线性吸收特性呈减小趋势,并且核壳CdTe/CdS量子点的非线性吸收特性明显优于单核CdTe量子点;分析讨论了单核CdTe量子点与核壳CdTe/CdS量子点的非线性吸收特性和量子尺寸效应机制,实验结果表明合成的量子点样品均具有良好的量子尺寸效应。     

不同核心尺寸及壳层厚度CdTe/CdS量子点非线性光学及超快动力学特性

CdTe核壳结构半导体量子点具有特殊的非线性光学和超快动力学特性,使其在太阳能电池、光电子器件、生物标记和光纤传感领域有着广泛的应用前景。主要研究了6种不同核心尺寸、不同壳层厚度CdTe/CdS核壳结构半导体量子点的非线性光学和超快动力学特性。在波长400 nm、脉冲宽度130 fs激光脉冲作用下采用Z-Scan技术测量了样品的非线性吸收和非线性折射系数。实验结果表明,CdTe/CdS核壳结构量子点的壳层厚度影响非线性吸收和非线性折射特性,非线性吸收和非线性折射系数均随壳层厚度增加而增大。核心尺寸主要影响非线性吸收特性,非线性吸收系数随核心尺寸的增大而减小。在波长400 nm、脉冲宽度130 fs、频率1 kHz、单脉冲能量400 nJ条件下采用飞秒时间分辨瞬态吸收光谱技术测量了样品的超快动力学特性,得到了瞬态吸收光谱和超快动力学曲线。结果表明漂白信号上升过程时间随壳层厚度的增加而变大。快过程衰减时间随着壳层厚度的增加而变大,同时随着核心尺寸增加而增长;慢过程衰减时间随着壳层厚度的增加而变大。研究揭示了CdTe核壳结构量子点的核心尺寸、壳层厚度对非线性光学和超快动力学的影响规律,为核壳结构量子点的制备和光物理特性研究提供了理论基础。     

石墨烯-硫化镉复合材料的三阶非线性光学性质

通过溶剂热法合成了石墨烯-硫化镉(G-Cd S)复合材料。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜和紫外可见光谱仪对G-Cd S复合材料的结构、尺寸、形貌和吸收特性等进行了表征,结果表明硫化镉量子点的平均尺寸为7 nm,且较为均匀地附着在石墨烯上。利用单光束Z-扫描技术研究了G-Cd S复合材料在波长为532 nm、脉冲宽度为30 ps激光作用下的三阶非线性光学特性,结果表明G-Cd S复合材料具有正的非线性折射率和饱和吸收特性,其三阶非线性极化率为4.36×10-12esu,非线性吸收系数为-6.54×10-11m/W。与硫化镉量子点相比三阶非线性特性有较大改善。     

CdTe量子点掺杂玻璃的制备及其非线性光学性能

采用高温热熔融法制备了CdTe量子点掺杂的硅酸盐玻璃,测试了其拉曼、吸收和发射光谱,验证了量子点掺杂玻璃的量子尺寸效应。在飞秒激光(800 nm和960 nm)激发下,CdTe量子点掺杂玻璃产生了上转换荧光,证明了其为双光子吸收诱导发光,发现双光子荧光对激发波长有一定的范围要求,测得CdTe量子点掺杂玻璃的非线性吸收系数可达3.62×10~(-11) m/W。     

中心金属原子对萘酞菁化合物激发态的光学非线性增强效应

应用Z-扫描技术对比研究了萘酞菁铅和萘酞菁钯化合物在波长为532 nm纳秒激光脉冲作用下的三阶非线光学特性。实验结果表明,两种萘酞菁化合物均显现出较强的非线性吸收特性(反饱和吸收)和非线性折射特性(自聚焦)。理论拟合得出萘酞菁铅和萘酞菁钯的非线性吸收系数分别为6.5410-10 m/W和3.9010-10 m/W;非线性折射系数率n2分别为1.6810-10 esu和8.0410-11 esu;二阶分子超极化率系数分别为3.4410-28 esu和2.5710-28 esu,CS2二阶分子超极化率系数为4.3210-33 esu;两种萘酞菁化合物的二阶分子超极化率强于CS2近5个数量级。实验结果表明,萘酞菁铅化合物具有较强的非线性吸收和非线性折射特性,且大于萘酞菁钯化合物的光学非线性特性是由于萘酞菁铅化合物的重原子效应提高了其光学非线性特性。     

不同激光脉冲作用下ZnS晶体非线性光学特性

用Z-scan技术在532 nm的皮秒激光脉冲和800 nm飞秒激光脉冲作用下分别研究了ZnS晶体的非线性吸收及非线性折射特性。实验结果表明,ZnS晶体在532 nm的皮秒激光脉冲作用下非线性吸收为双光子吸收,其非线性吸收系数为5.310-11 m/W,在800 nm的飞秒激光脉冲作用下非线性吸收为三光子吸收,非线性吸收系数为0.5910-21 m2/W2;在532 nm皮秒激光脉冲作用下,ZnS晶体的非线性折射率符号为负,自由载流子产生的非线性折射率的改变占主导,而800 nm飞秒激光脉冲作用下,ZnS晶体的非线性折射率符号为正,束缚电子产生的非线性折射率的改变为主要因素。     

苝类化合物自组装超薄膜的三阶非线性光学性质

在波长532 nm,脉宽30 ps激光脉冲条件下,利用Z-扫描技术对20-双层的类化合物自组装薄膜的三阶非线性光学性质进行了研究,此薄膜表现出很强的饱和吸收和自聚焦效应.采用一个改进的理论模型对带有双面结构的自组装多层膜的Z-扫描实验数据进行了理论拟合,得到此薄膜的非线性折射系数和非线性吸收系数,分别为γ=1.2×10-13 m2/W,β=-2.2×10-6 m/W.     

高品质三元CdxPb1-xSe量子点的制备与非线性光学性能研究

因为具有独特的量子效应,量子点一直受到诸多领域的广泛关注。为了研究CdxPb1-xSe三元量子点非线性特性,研究了高品质三元量子点的简便制备方法,在此基础上,进一步在532nm激光条件下利用Z-扫描技术研究了其非线性光学性能。结果表明,以制备的N-油酰基-吗啡啉为溶剂,采用改进一锅煮法成功地获得了大小均一、结晶良好的CdxPb1-xSe量子点;Cd0.5Pb0.5Se量子点的非线性吸收系数和非线性折射率分别为1.0110-9m/W和-1.110-10 esu,相比于CdSe二元量子点,体现出更加显著的非线性折射特性。因此,CdxPb1-xSe量子点在激光防护、光电开关等方面具有重要的潜在应用价值。     

金属团簇化合物MoCu4Br2(MePy)6S4和MoCu4I2(Py)6S4的超快非线性光学特性

在波长为400 nm、脉冲宽度为150 fs的激光脉冲激发下,应用Z-scan技术研究了平面正方形金属团簇化合物MoCu4Br2(MePy)6S4和MoCu4I2(Py)6S4的非线性光学特性.实验结果表明:这两个金属团簇化合物非线性折射特性均表现为先谷后峰结构--自聚焦效应,而均无非线性吸收.通过理论拟合获得了这两个材料的三阶极化率,分别为1.38×10-22m2/W和1.09×10-22m2/W.该值与其他团簇材料在飞秒脉冲条件下的值相近,表明这两种材料在光子学器件应用方面具有很大的潜力.     

水溶性量子点ZnS:Mn的光学非线性特性研究

以Nd:YAG锁模激光器二倍频532 nm激光为泵浦光,用Z-扫描技术详细研究了水溶性量子点ZnS:Mn的光学非线性特性.实验结果表明,ZnS:Mn量子点对532 nm的光存在明显的双光子吸收.重点研究了在双光子吸收区ZnS:Mn量子点的非线性吸收和非线性折射,求解了不同入射光强下ZnS:Mn量子点的双光子吸收系数、双光子吸收截面、非线性折射率以及三阶非线性极化率,计算得到双光子吸收截面的最大值达10650×1050 cm4·s·photon-1,平均非线性折射率为8.22×10-20 m2·W-1.分析表明,ZnS:Mn量子点具有长波长的荧光发射、优良的光化学稳定性以及较小的双光子吸收截面,这些特性使其有可能成为双光子荧光分子探针.     

新型金属铟酞菁酯的光学非线性和光限幅特性

文中介绍了一种新型金属铟酞菁酯化合物的合成方法。为了研究该化合物的非线性光学性质,在532 nm波长下,分别使用皮秒和纳秒脉冲对样品进行了Z扫描测试。实验结果表明该样品在皮秒和纳秒时域都有很强的反饱和吸收以及非线性正折射。对Z扫描实验数据进行数值模拟分别得到样品在皮秒和纳秒脉冲作用下等效的三阶非线性吸收系数和三阶折射率:ps=4.110-11m/W,ps=4.510-19m2/W 以及ps=5.110-9m/W,ps=1.510-16m2/W。分析讨论了激发态能及对该化合物非线性光学性质的影响,并使用纳秒脉冲激光对样品进行了光限幅测试,在T/T0=0.5时,阈值为2.0J/cm2,实验结果表明该样品拥有良好的光限幅性能。     

一种新型有机金属化合物的三阶光学非线性研究

为了研究一种新型有机金属化合物(十六烷基三甲基铵)双(1,3-二硫杂环戊烯-2-硫酮-4,5-二硫基)-镍(简称CTNi)的三阶非线性光学性质,配制了浓度为1.0×10-4mol/L的丙酮溶液作为待测样品,采用Z扫描测试技术,在波长为1064 nm,脉宽为40 ps的条件下研究了该样品的三阶非线性光学性质.研究发现,该材料具有很强的饱和吸收特性,其激发态有效吸收截面为eσff=1.47×10-18cm2,相应的非线性吸收系数β=-4.36×10-12m/W.另外,Z扫描曲线显示该材料还具有较强的自散焦效应,其三阶非线性折射系数n2=-1.55×10-18m2/W.     

磁控共溅射GaAs/SiO2细小纳米颗粒镶嵌材料的结构和非线性光学性质

应用磁控共溅射技术和后退火方法制备了GaAs/SiO2纳米颗粒镶嵌薄膜,并分别应用原子力显微镜、X射线衍射和卢瑟福背散射实验来观测薄膜的形貌、相结构和化学组分.结果表明GaAs纳米颗粒的平均直径很小(约为1.5～3.2nm),且均匀地分布于SiO2之中,薄膜中的GaAs和SiO2组分都符合化学计量关系.应用脉冲激光高斯光束对薄膜的光学非线性进行了Z扫描测试和分析.结果表明,薄膜的三阶光学非线性折射率系数和非线性吸收系数都由于量子限制效应而大大地增强,在非共振条件下,它们分别约为4×10-12m2/W和2×10-5m/W,在准共振的条件下,它们分别约为2×10-11m2/W和-1×10-4m/W.     

磁控共溅射GaAs/SiO2细小纳米颗粒镶嵌材料的结构和非线性光学性质

应用磁控共溅射技术和后退火方法制备了GaAs/SiO2纳米颗粒镶嵌薄膜,并分别应用原子力显微镜、X射线衍射和卢瑟福背散射实验来观测薄膜的形貌、相结构和化学组分.结果表明GaAs纳米颗粒的平均直径很小(约为1.5～3.2nm),且均匀地分布于SiO2之中,薄膜中的GaAs和SiO2组分都符合化学计量关系.应用脉冲激光高斯光束对薄膜的光学非线性进行了Z扫描测试和分析.结果表明,薄膜的三阶光学非线性折射率系数和非线性吸收系数都由于量子限制效应而大大地增强,在非共振条件下,它们分别约为4×10-12m2/W和2×10-5m/W,在准共振的条件下,它们分别约为2×10-11m2/W和-1×10-4m/W.     

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。     

The nonlinear optical properties of P3HT under picosecond laser irradiation

The nonlinear optical properties of P3HT in orthodichlorobenzene were investigated by Z-scan technique using second harmonic generation(532 nm) of mode-locked Nd:YAG laser in the picosecond domain. The experimental results show the magnitude of their nonlinear refraction indices was up to the order of 10^-11 esu. The reverse saturable absorption of P3HT solution was observed and their nonlinear absorption coefficients reach up to 3.4 cm/GW. The strong optical nonlinearity of P3HT may find its new application in the photoclectric field.