碲基复合材料薄膜的三阶非线性光学特性

采用电化学诱导溶胶-凝胶法在导电玻璃片上制备了具有三阶非线性光学特性的碲基复合薄膜材料. 采用SEM( 扫描电镜)和EDX( X 光电子能谱)对薄膜的表面形貌和组成进行表征; 应用分光光度计得到薄膜的透射光谱、反射光谱、吸收光谱, 并结合脉冲激光器和 Z 扫描方法测量薄膜的三阶非线性光学特性. 实验结果表明制备的薄膜呈网状结构, 表面组分主要包括Si、Te、O元素; 薄膜在波长为1064nm处呈现负的非线性折射效应和饱和吸收的性质, 其非线性折射系数和非线性吸收系数分别为-4.18×10 ^{- 13} m²/W和-1.6×10 ^{- 6} m/W, 表明了碲基复合薄膜有较强的非线性光学效应, 得到三阶极化率为1.13×10 ^{- 14} (m/V)², 表明复合薄膜具有优良的三阶非线性光学性能.     

界面聚合-原位制备聚吡咯/CdS纳米复合材料及其非线性光学性能

为了提高聚吡咯(PPy)的光电性能,通过界面聚合-原位法制备了PPy/Cd S复合薄膜材料,用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、热重分析等方法对产物进行了表征。制备的PPy/Cd S薄膜结构平整,投料比对Cd S纳米棒尺度有明显影响。用紫外吸收、Z-扫描技术初步研究了PPy/Cd S的非线性光学(NLO)性质。PPy/Cd S具有明显的饱和吸收和非线性负折射。PPy/Cd S(摩尔比10∶1)薄膜的非线性折射率是PPy薄膜的2.4倍,三阶非线性极化率是PPy的2.1倍,说明PPy/Cd S薄膜具有良好的三阶NLO性能。该复合材料在光限幅等光电领域具有潜在的应用价值。     

含Ag量子点钠硼硅玻璃的三阶非线性光学性质

以正硅酸乙酯、硼酸、金属钠为前驱体采用溶胶-凝胶法合成含Ag量子点的钠硼硅玻璃。X射线粉末衍射 (XRD) 分析Ag量子点具有立方相。通过透射电子显微镜 (TEM) 和高分辨透射电子显微镜 (HRTEM) 测定量子点的尺寸和分布, 结果显示在玻璃中量子点呈规则的球形, 并且尺寸在5~13 nm之间。紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱仪得到Ag量子点的表面等离子体共振吸收峰大约在406 nm附近; 利用飞秒Z-scan 技术在800 nm波长处用飞秒钛宝石激光辐照对Ag量子点玻璃的非线性光学性质进行研究, 该玻璃的非线性折射率γ、非线性吸收系数β和三阶非线性极化率χ⁽³⁾分别为 –1.72×10^-17 m²/W、9.96×10^-11 m/W、1.01×10^-11 esu。     

银复合的Ge-In-S-CsI硫系玻璃的非线性光学性能研究

通过真空熔融淬冷法制备了银复合的70GeS₂-20In₂S₃-10CsI硫系玻璃样品, 利用Z-扫描技术研究了玻璃样品在800 nm处三阶非线性光学性质, 发现引入Ag可提高其折射率n和非线性折射率γ, n从2.204增加至2.4087, γ从23.3×10^-18 m²/W增加到30.5×10^-18 m²/W, 此外非线性响应时间从70 fs增加到79 fs。热处理对玻璃的非线性光学性能的影响研究显示, 热处理后样品的γ增加至44.3×10^-18 m²/W, 是As₂Se₃玻璃的两倍多。发现析晶后带隙变小(吸收边红移)导致非线性吸收系数β减小, 使得样品的品质因子提高至3.3。Ag复合的硫系玻璃及玻璃陶瓷非线性折射率大、品质因子高、非线性响应快, 有望用于全关开关等各类非线性光学器件中。     

Bi2S3纳米晶掺杂钠硼硅玻璃的三阶非线性光学性质

利用溶胶-凝胶方法制备了1 wt%Bi2S3纳米晶掺杂钠硼硅玻璃.利用X射线粉末衍射仪(XRD),X射线光电子能谱(XPS),透射电子显微镜(TEM),X射线能量色散谱(EDX),扫描模式透射电子显微镜(STEM)以及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对Bi2S3纳米晶在钠硼硅玻璃中的形貌和微结构进行了表征,同时,利用飞秒Z扫描技术在波长为770 nm对该玻璃的三阶非线性光学性能进行了分析测试.结果表明,尺寸为10～30 nm的Bi2S3正交晶系纳米晶在钠硼硅玻璃中形成,该玻璃的三阶非线性光学折射率γ、三阶非线性吸收率β和三阶非线性极化率χ(3)分别为5.90×10-16 m2/W、7.35×10-9 m/W和4.55×10-18 m2/V2.其中,该玻璃的三阶非线性极化率值比未经掺杂的钠硼硅玻璃(χ(3)=1.09×10-22 m2/V2)高出4个数量级,这表明,随着Bi2S3纳米晶的引入,该玻璃的三阶非线性光学性能将得到显著的提高.     

二氧化钛薄膜的三阶非线性光学特性

采用脉冲激光沉积技术在熔石英基片上制备了c轴取向的锐钛矿相TiO₂薄膜.通过X射线衍射和原子力显微镜对薄膜的结构、结晶性和表面特性进行了表征.通过透射光谱计算得到TiO₂薄膜折射率约为2.1,光学带隙约为3.18eV.结合飞秒激光和Z扫描方法测量了薄膜的超快非线性光学特性,结果表明：锐钛矿TiO₂薄膜具有负的非线性吸收系数和负的非线性折射率,其大小分别为-6.2×10^-11m/W和-6.32×10^-17m²/W,对应的三阶非线性极化率的实部和虚部分别为-7.1×10^-11esu和-4.42×10^-12esu.并计算薄膜的优值比T=βλ/n₂≈0.8,表明锐钛矿相的TiO₂在非线性光学器件方面具有潜在的应用前景.     

溶剂对FTO薄膜的结构和光电性能的影响

采用喷雾热解法(SPD),分别使用甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇和去离子水作为溶剂制备F掺杂的SnO₂(FTO)透明导电薄膜,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、四点探针电阻仪、霍尔效应仪和紫外可见分光光度计等手段对薄膜进行测试和表征,研究了溶剂对FTO薄膜结构、形貌和光电性能的影响,研究了溶剂对FTO薄膜结构与光电性能的影响。结果表明：FTO薄膜具有四方相金红石结构;使用不同溶剂制备的薄膜,其表面形貌和颗粒尺寸明显不同;使用甲醇为溶剂制备的FTO薄膜呈现饱满的金字塔状,晶粒尺寸均匀,结构致密,具有最佳的综合光学和电学性能,其电阻率可达4.43×10^-4 Ω·cm,载流子浓度为9.922×10²⁰ cm^-3,品质因数为1.646×10^-2 Ω^-1,可见光区透射比均大于75%。     

CdS 纳米粒子的四波混频研究

目的　研究表面化学修饰对纳料粒子光学非线性的影响 .方法　采用简并四波混频 (DFWM)方法测量了表面用 2 ,2 ' -联吡啶 (bpy)进行化学修饰的 Cd S纳米粒子 (记为Cd S/ bpy)有机深胶的三阶非线性光学响应 ,并考虑一个双光子吸收的修正因子 ,用最小二乘法对实验结果进行了拟合 .结果　求得每个 Cd S/ bpy粒子的三阶超极化率的实部γIR=-0 .42× 1 0 -2 7esu,虚部 γ1 I=2 .0 2× 1 0 -2 7esu.结论　较大的虚部表明双光子吸收导致的共振增强作用对 DFWM信号有重要贡献 .另外 ,还用表面效应解释了表面修饰 Cd S纳米粒子相对于裸的 Cd S纳料粒子 (水溶胶 )三阶非线性增强的原因     

磷酸处理对多孔SiO2薄膜质子导电特性和双电层薄膜晶体管性能的影响

采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备了多孔SiO₂薄膜, 系统地研究了不同浓度磷酸处理对多孔SiO₂薄膜的质子导电特性、双电层电容和以此多孔SiO₂薄膜为栅介质的铟锌氧(IZO)双电层薄膜晶体管性能的影响。结果表明: 多孔SiO₂薄膜的质子电导率和双电层电容随磷酸浓度升高而增大, 60%浓度磷酸处理后多孔SiO₂薄膜质子电导率和双电层电容分别达到1.51×10^-4 S/cm和6.33 μF/cm²。随磷酸浓度升高, 双电层薄膜晶体管的工作电压降低, 并且, 电流开关比也变大。其中60%浓度磷酸处理后器件工作电压为1.2 V, 迁移率为20 cm²/(V·s), 电流开关比为4×10⁶。这种双电层薄膜晶体管有望应用在化学和生物传感等领域。     

纳米级Li4Ti5O12负极材料的制备及其输运特性

以酞酸丁酯和乙酸锂为前驱体,通过溶胶凝胶法成功制备了纳米钛酸锂Li_4Ti_5O₁₂(LTO)负极材料。采用X射线衍射分析、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分别对材料的物相与形貌进行了表征分析,并研究了煅烧条件和包覆改性对LTO输运特性的影响。研究表明,煅烧温度为800℃,时间为10 h条件下制备的样品的输运特性最佳,离子电导率为8.8×10^-8 S/cm,电子电导率为8.53×10^-10 S/cm。均匀的碳包覆层可以有效地改善样品的输运特性,LTO/C复合活性材料的离子与电子电导率分别达到4.35×10^-7 S/cm和9.63×10^-8 S/cm。电化学性能测试表明,碳包覆后的活性材料在0.1 C倍率下首次放电容量可达172.4 mAh/g;在5 C高倍率下循环充放电50次后,容量保持率可达94.4%,表现出较好的电化学性能。     

溶胶-凝胶法制备Al3+、Yb3+掺杂石英光纤纤芯的研究

以正硅酸乙酯、氯化铝和氯化镱为前驱体, 用溶胶-凝胶法制备了Al³⁺、Yb³⁺掺杂石英光纤纤芯。采用ICP-AES分析发现: 碱催化的掺杂硅凝胶上下层组分存在较大差异, 酸催化条件能够消除组分差异。将酸催化溶胶经凝胶化、热处理、玻璃化、光学加工, 获得了φ2.5 mm×50 mm的芯棒。测试2 mm厚芯棒玻璃的光谱和荧光寿命, 1020 nm的荧光寿命为896 μs, 羟基含量为0.4×10^-6, 并通过显微拉曼光谱分析玻璃结构。采用管棒法制备预制棒, 2000℃高温拉制了Al³⁺、Yb³⁺掺杂单包层石英光纤。用光纤折射率分布测试仪测得纤芯折射率波动Δn小于2×10^-4, 表明纤芯具有良好的光学均匀性。本研究结果提供了一种大模场掺镱石英光纤纤芯材料的制备方法, 并为溶胶-凝胶法制备均匀多组分材料的研究提供了理论参考。     

TiO2掺杂Ge-Sn-Se微晶玻璃的结构与光学特性研究

通过热熔融法将作为成核剂的TiO₂引入Ge-Sn-Se三元体系的硫系玻璃中, 并对玻璃样品进行不同时间的热处理。实验结果表明, 热处理能够使TiO₂掺杂Ge-Sn-Se玻璃析出SnSe₂六方晶体与GeSe₂单斜晶体, 并且随着热处理时间的延长, 透明样品的短波吸收边发生了红移, 光学带隙减小, Urbach能量增加, 说明玻璃中缺陷组织的数量在增加。通过Z扫描方法获得了各个样品在通信波长1550 nm下的三阶非线性参数, 研究了热处理时间对TiO₂掺杂Ge-Sn-Se玻璃光学非线性性能的影响。结果表明: 玻璃内部在热处理后析出的纳米级晶体具有很强的局域场效应, 能够极大地增加玻璃的三阶非线性, 样品的非线性折射率n₂最高达到5.75×10^-16 m²/W, 热处理3 h的样品同时具有较高非线性折射率和较高品质因子, 是一种性能优良的非线性光学材料。     

A new low-field determination of the proton gyromagnetic ratio inwater

The proton gyromagnetic ratio in water has been measured by the low field method using atomic magnetic resonance in ⁴He, a multicurrent solenoid and an induction method for the dimensional measurement of the solenoid. The result for air and vacuum environment is γ'_p (low, air)=2.67515451×10⁸ s^-1 T^-1 (0.18×10^-6), γ'_p (low, vacuum)=2.67515418×10⁸ s^-1 T^-1 (0.18×10^-6), based on the adopted values K_J-90=483597.9 GHz/V, R_K-90=25812.807 Ω, and measured values γ(⁴ He)/γ'_p=658.200556, γ(⁴He) (air)=1760.78819×10⁸ s^-1 T^-1 (0.18×10^-6), K_J-90, R_K-90     

Optical properties of rare earth ion (Nd, Er and Tb)-doped alumina films prepared by the sol–gel method

Rare earth ion (Nd³⁺, Er³⁺ and Tb³⁺)-doped alumina films were prepared by the sol–gel method using aqueous alumina sol. The effects of dopant concentration and treatment temperature on the optical properties, absorption and emission were examined for the doped films. Alumina films prepared by this method gave a high dopant concentration (0–15 mol% per alumina). Significant concentration quenching did not occur in this concentration range. The emissions from ⁵D₃ and ⁵D₄ of Tb³⁺-doped film reflected sensitively a matrix environment around Tb³⁺ ions. Er³⁺- and Nd³⁺-doped alumina films resonantly excited by cw Ti–sapphire laser (800 nm) showed upconversion emission at room temperature. The former gave 548 nm (⁴S_3/2→⁴I_15/2) and 640 nm (⁴F_9/2→⁴I_11/2) signals, and the latter 640 nm (⁴G_7/2→⁴I_11/2), which were dependent on alumina.     

Ultrafast nonlinear optical effect in CdTe-doped glasses fabricated by the laser evaporation method

The laser evaporation method is an attractive technology to synthesize composite materials. We tried to apply the laser evaporation method on fabrication of CdTe-doped glasses for the first time. CdTe microcrystallites embedded in SiO₂ films were confirmed by transmission electron microscope images. The third-order nonlinear susceptibility χ⁽³⁾ and the decay time τ of CdTe-doped glasses were measured by three-beam forward type degenerate four-wave mixing. The maximum value of χ⁽³⁾ was estimated 4.2 x 10^-7 esu when the absorption coefficient was 6000 cm^-1. From the limitation of pulse duration of 5 ps, τ was not exactly measured but imagined to be shorter than 10 ps, which was much faster than the other semiconductor-doped glasses ever reported. The figure of merit defined as χ^(3)/τ is probably larger than 7.     

Precision measurement of the atomic mass of 6Li using aPenning ion trap mass spectrometer

We have used a cryogenic (4 K) Penning ion trap mass spectrometer to measure the mass ratios of ⁶Li⁺/¹²C ²⁺, ⁶Li⁺/D₃⁺, and D₂⁺/He⁺. We developed techniques to create ions outside of the cryogenic trap environment and to transport them into the trap where a small number (1-10) were confined. The ions' frequencies of oscillation were measured using a high-Q tuned circuit to detect image currents induced in the trap electrodes. The measurements involving ⁶Li⁺ result in a value for the atomic mass of ⁶Li of 6.015 122 795(16) u, with a fractional uncertainty of ±2.7×10^-9 representing a factor of 30 improvement over the published, tabulated value. A measurement of the D₂⁺/He⁺ mass ratio has an uncertainty of ±1.1×10^-9 and is within 0.6×10^-9 of the tabulated value, thus demonstrating that our techniques are reliable     

Experimental determination of the gyromagnetic ratio of thehelium-4 atom in terms of that of the helium-3 nucleus

The ratio R=γ_4He(2³S₁)/γ_3He (1¹S₀) has been measured using gaseous samples in low magnetic field. The result, R=864.02276±3×10 ^-8, leads to a value of γ_4He=1760.78798(3×10^-7)×10⁸ ×rad×s^-1×T^-1