纳米复合材料Ag:Bi2O3的光学响应与超快开关效应

系统地研究了AgBi2O3纳米复合材料的光学特性、飞秒激光三阶非线性极化率以及超快响应、介电函数随纳米金属颗粒成分与尺寸的变化关系.同时给出了该材料与表面等离子共振相关的线性吸收的红移规律.由于该复合体系在类似材料中具有比较大的三阶非线性极化率与超快开关效应,在超快全光开关材料方面具有潜在应用价值.     

Ag：Bi2O3纳米颗粒复合薄膜的三阶光学非线性和超快电子动力学研究

金属纳米颗粒具有较小的尺寸和大的表面体积比，由于量子限制效应和表面效应，表现出特殊的电子和光学性质．迄今为止，研究者们已对金属颗粒掺杂浓度较低的复合材料的性质做了大量研究，而掺杂浓度较高的材料受到的关注较少．我们采用磁控溅射法制备出含Ag浓度较高(13at．％～59at．％)的Ag：Bi2O3复合薄膜，使用飞秒脉冲激光研究了此类材料的三阶光学非线性和超快电子动力学过程。     

不同条件对超快非线性干涉仪开关窗口的影响

对单臂结构的UNI的工作原理以及开关窗口的形成原因进行了描述,并用Optisystem3.0对UNI开关窗口进行了模拟,分析延时、SOA的偏置电流、控制光功率以及连续光功率等条件对UNI开关窗口的影响,从而实现最佳的开关窗口。     

大功率超快半导体光电导开关的触发瞬态特性

报道了用ns和fs超快脉冲激光器触发GaAs光电导开关的实验结果.用μJ量级的ns光脉冲触发3mm间隙的GaAs光电导开关,观察到线性和非线性工作模式,峰值电流达560A.当用重复率为76MHz的fs激光脉冲串触发同一器件时,电流脉冲上升时间小于200ps     

10 fs超快聚苯乙烯非线性光子晶体全光开关

全光开关是进行快速光信息处理、全光集成的关键器件。自从1987年光子晶体提出之后,光子晶体全光开关吸引了很多研究者的兴     

超快响应GaN半导体光导开关的研制

半导体光导开关(PCSS)利用半导体材料的高耐压、快速响应与高迁移率等特性,可产生大功率超窄脉冲信号。利用半绝缘GaN材料制备了异面斜对电极PCSS,通过去除芯片侧边金属化合物来减小暗态电阻,提升了PCSS暗态耐压并降低暗态漏电,采用绝缘导热封装提升器件的耐压与可靠性,研制了快拆式测试电路与夹具,实现储能、触发与低寄生同轴输出功能,提升了高频测试准确度与高频响应能力。搭建了高压宽带PCSS测试系统,测量开关线性工作特性,在5 kV偏置电压、触发激光脉冲波长为532 nm、能量为5 mJ下,GaN PCSS在50Ω负载上输出超快脉冲信号电压峰峰值大于2 kV,脉冲信号上升沿小于88 ps。     

二维材料非线性光学及超快动力学研究进展

二维材料因其在物理、化学、生物和能源等领域中的潜在应用受到了人们的广泛关注,二维材料的非线性光学效应已成为一个重要的研究内容。总结了几种二维材料的制备方法及其优缺点,阐述了二维材料非线性光学的基本原理,介绍了多种二维材料的非线性光学特性的测试手段。重点介绍了中国科学院上海光学精密机械研究所在二维材料非线性光学特性方面的研究进展,总结了其在调Q/锁模、激光防护和光调制等方面的应用,分析了当前二维材料面临的挑战和机遇。     

超快全光开关的实现途径

光开关是光纤通讯系统中的一个重要器件,光开关能根据外加的激励源,有选择性地把光信号从一根光纤传送到另一根光纤.外加激励源可以是力或外加电场、磁场、电磁场等.     

40 Gb/s超快非线性干涉仪的实验分析

全光非线性开关是全光3R再生的关键技术。在对一种全光开关[超快非线性干涉仪(UNI）]的传输函数进行分析后，得到了超快非线性干涉仪窗口的数学描述。在此基础上通过实验得到了40Gb／s的全光开关。并结合实验条件，具体分析了影响超快非线性干涉仪开关窗口的几个因素：增加半导体光放大器(SOA)的注入电流，增大控制脉冲的平均功率和调节连续光功率到最佳值。都能有效地改善输出窗口的形状和消光比，并对这种现象在理论上进行了初步分析。可以利用上述结论指导超快非线性干涉仪实验，从而使超快非线性干涉仪系统得到最大程度的优化。     

半导体光放大器中超快增益压缩效应与TOAD开关性能优化

在半导体光放大器中当光脉冲小于１０ｐｓ时除了考虑线性增益饱和效应,还必须考虑超快增益压缩效压。本文用数值方法分析了超快增益压缩效应对ＴＨｚ光非对称解复用器（ＴＯＡＤ）的开关特性。经过细致的参数优化,采用２．５ｐｓ控制光,可以克服开关窗的分裂效应,得到一个宽度为２．０ｐｓ,消光比为１３．７ｄＢ的开关窗。     

半导体/介质纳米颗粒镶嵌材料的超快激光光谱学

报道了近年来半导体 /介质纳米颗粒镶嵌材料中超快过程的激光光谱学的主要测量方法和技术、探测结果、机理分析和我们的一些见解。     

光开关玻璃的飞秒光学开关特性

通过在碲玻璃中添加重金属离子,尝试制作了具有较大的非线性折射率、时间响应快、吸收小的光开关玻璃。采用超快飞秒光克尔门技术对光开关玻璃的光克尔信号进行测试,测试结果显示,光开关玻璃的光克尔信号对称性好,信号半高宽度达到~225 fs,三阶非线性极化率达到~0.810-20 m2/V2,透过率达到70%~80%;研制的光开关玻璃为皮秒和飞秒光开光材料的选取提供了依据。     

大功率超快半导体光电导开关的触发瞬态特性

报道了用ns和fs超快脉冲激光器触发GaAs光电导开关的实验结果.用μJ量级的ns光脉冲触发3mm间隙的GaAs光电导开关,观察到线性和非线性工作模式,峰值电流达560A.当用重复率为76MHz的fs激光脉冲串触发同一器件时,电流脉冲上升时间小于200ps.     

半导体纳米颗粒载流子的超快弛豫过程

分析了纳米颗粒的能级结构,建立了载流子弛豫的简化模型,运用数值模拟方法讨论了激发密度、表面态密度及俘获态电子的弛豫率对弛豫过程的影响。讨论结果表明,激发密度的增大及表面态的减少都会导致表面态上电子的饱和,使导带上出现电子的积累,导带电子寿命增大;深俘获态电子的弛豫是影响材料响应速度的主要因素。最后应用此模型对近红外泵浦探测实验的结果进行分析,表明模型可望在实验结果分析上得到应用。     

RGO-CdSe纳米复合材料的制备及其光学非线性吸收特性

通过两相法制备了氧化石墨烯 -硒化镉(GO-CdSe)纳米复合材料,并进一步通过水合肼还原, 制备了还原氧化石墨烯-硒化镉(RGO-CdSe)纳米复合材料。通过透射电镜(TEM)、 X射线衍射仪(XRD)、紫外可见光吸收(UV-Vis)光谱和荧光(PL)光谱对复合材料的 形貌、结 构和光学特性进行了表征。CdSe量子点为闪锌矿结构,粒径在6nm左右,基本均匀的分布在 RGO片上。在波长为532nm、脉冲宽度为30ps 的激光作用下,采用单光束Z扫描 技术,对复合材料的三阶光学非线性吸收性质进行了研究。研究发现,RGO-CdSe纳米复合 材料展现出反饱和吸收的非线性光学特性;相对于未附着CdSe量子点的 RGO,复合材料的光学非线性吸收特性有所增强。RGO-CdSe纳米复合材料的非线性吸收系数 为18.3cm/GW,高于纯RGO的11.2cm/GW。实 验 结果表明,RGO-CdSe纳米复合材料在光限幅器、光开关等光学器件方面有着潜在的应用前 景。     

超快激光制备金属表面微纳米抗反射结构进展

材料表面抗反射性能在太阳能利用、光电子产品、红外传感和成像、军事隐身、以及航空航天等领域均具有重要应用价值。文中对材料表面抗反射特性的重要用途、人工实现路径、表面抗反射结构的研究现状及存在的问题等做了详细的论述。目前,国内外学者已经利用碳纳米管涂层和硅表面针状纳米结构实现了优异的超宽波谱抗反射性能。但迄今为止,金属表面微纳米结构的抗反射能力仍有很大的改善空间。作者所在的清华大学材料学院激光加工研究团队运用新一代高功率高频率超快激光,在金属表面制备出多种类型的特征微纳米结构,对其抗反射性能进行系统研究,实现了紫外-可见、紫外-近红外、紫外-中红外与紫外-远红外分别为2%、6%、5%和8%的超宽光谱超低反射率,并且在0~60入射角度范围内无明显变化。进一步在微纳米结构基础上发展了宏-微纳-纳米线多级多尺度复合结构,在16~17m波长处的总反射率低至0.6%,在14~18m波长处总反射率不超过3%。上述优异超宽光谱抗反射性能预期具有良好应用前景。     

非线性超构表面:谐波产生与超快调控

超构表面是指由亚波长结构构成的纳米光学天线阵列。在合适的激发条件下,纳米天线可以产生共振,实现近场增强,进而增强非线性光学效应。相较于传统非线性光学晶体,超构表面集成度较高,有利于实现小型化的高效非线性光源。由于光只传播亚波长的距离,针对非线性谐波产生等应用,超构表面具有无需考虑相位匹配的优势。此外,超构表面具有亚波长的空间分辨率,通过对结构单元的设计和排列,可以实现对非线性谐波的相位、偏振和振幅的灵活调控。该综述针对超构表面在光学频率转换、非线性波前调控以及超快全光调控等领域的国内外近期工作进行了总结,并对非线性超构表面在走向实际应用中面临的挑战和进一步的发展方向进行了展望。     

ZnSe纳米晶材料的超快吸收谱

通过改进的溶剂热方法,以KBH4作为还原剂,在三乙胺溶液介质中制备了ZnSe纳米晶材料.与ZnSe体材料相比,其纳米材料的稳态吸收边发生了蓝移,而且纳米颗粒的尺寸越小,蓝移量越大,这是由于随着尺度减少而引起的量子限制效应增强造成的.对在溶液中的ZnSe纳米颗粒的超快吸收谱的研究表明,当纳米颗粒的平均尺寸为75nm时,电子-声子散射时间为8.74ps;当平均尺寸为45nm时,散射时间为2.77ps.随着纳米颗粒尺寸的减小,载流子与颗粒表面的非弹性碰撞几率增加,从而使载流子-声子耦合的强度增强,导致载流子-声子散射时间缩短.     

用超瑞利散射技术研究ZnS纳米粒子的二阶光学非线性

用胶体化学法制备了六偏磷酸盐稳定的直径为2.5 nm 的闪锌矿ZnS纳米粒子,并用HRS技术首次研究了其二阶光学非线性.检测了ZnS胶体在1064 nm入射激光作用下产生的光谱,发现在倍频光532 nm处有尖锐的HRS信号峰,其强度与入射光强满足二次方能量关系,这正是二次散射过程所期待的.用内参法确定了每个ZnS纳米粒子的一阶超极化率值为2.34×10-27 esu,若以每个ZnS分子单元 0值计为1.63×10-28 esu,这在目前所报导的溶液物种值的最大值之列.为了比较,我们用闪锌矿结构的体相ZnS的宏观χ(2)值估算了其中每个ZnS分子单元β′0值为0.36×10-30 esu.可见,这至少比ZnS纳米粒子中每个ZnS分子单元的β0值小两个量级.分析表明ZnS纳米粒子如此大的β值是由于其表面原子比率非常大,而表面原子具有高的非中心对称性和高的可极化性,这极大地贡献纳米粒子的二阶光学非线性.(OA16)     

掺Al的纳米Si-SiO2复合薄膜的光学非线性特性

采用时间分辨四波混频方法,用钛宝石飞秒激光器测量了掺Al的纳米Si-SiO2复合薄膜的光学非线性特性.得到薄膜非共振三阶非线性极化系数为1.0×10-10esu,弛豫时间为60fs.分析认为薄膜的光学非线性增强来源于SiO2镶嵌的纳米Si中电子的量子限制效应,而不是来源于Al杂质,这是因为Al易被氧化,薄膜中没有形成Al团簇.