测量光学非线性的Z扫描方法

本文从理论框架，测量灵敏度，光源，样品的吸收和厚度以及时间分辨等方面对光学非线性Z扫描测量方法的近年来的发展予以论述．     

菌紫质LB膜的三阶非线性光学性能的研究

在ITO导电玻璃上,制作38层Z型细菌视紫红质(bR)的LB膜;控制平均转移比在0.93以上。测量了这个LB膜的紫外-可见吸收谱。利用Z扫描技术在输出飞秒激光,波长为400nm和800nm处对菌紫质LB膜的三阶非线性光学性能进行了研究。在800nm处,它的三阶非线性光学极化率为10-9esu,而在400nm处为10-8esu。这表明菌紫质LB膜在非线性光学器件方面具有潜在的应用前景。     

激光Z扫描测量技术

激光Z扫描测量技术因装置简单、灵敏度高已成为材料光学非线性研究的一种重要手段,并随着其广泛应用而取得了较大的发展。作者采用分类综述的方法,对近年来激光Z扫描测量技术在实验与理论领域取得的进展进行了全面的论述与评价。     

Z扫描法测单壁碳纳米管薄膜非线性特性的研究

为研究单壁碳纳米管(SWCNT)薄膜的三阶非线性光学性质,采用旋转涂覆法在石英玻片上制备出包含SWCNT和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚合物薄膜。测得薄膜的线性透射谱,并观察了薄膜的表面形貌。为提高测量SWCNT薄膜三阶非线性系数的准确度,研究了Z扫描法测量材料的非线性系数时相关参量变化对测量准确度的影响,并搭建Z扫描系统,研究了自制薄膜的三阶非线性光学性质。通过对实验数据的模拟和计算,得到自制碳纳米管薄膜的非线性吸收系数(β)、三阶非线性折射系数(γ)分别为-7.8×10-7 cm/W、-6.4×10-11 cm2/W,三阶非线性极化率为2.06×10-9 esu。证明SWCNT/PMMA薄膜具有较强的非线性光学特性。     

聚苯胺-碳纳米管掺杂聚乙烯醇的Z扫描研究

为了提高聚苯胺的非线性光学性能以及实际应用价值，使用原位聚合法制备了聚苯胺-碳纳米管复合体掺杂聚乙烯醇薄膜，并利用单光束Z扫描技术，在波长532nm、脉宽8ns的条件下研究了这种材料的三阶非线性光学性质，计算其三阶非线性光学系数。结果表明，与聚苯胺本体相比，聚苯胺-碳纳米管复合体掺杂聚乙烯醇薄膜的非线性光学性能得到明显的提高，将其制备成薄膜为今后的实际应用打下基础。     

一种新型有机非线性光学材料的Z扫描研究

ＰＤＡＢＳ－１［５－（２－硫甲基－４－甲基）－嘧啶基－戊二炔－１－醇－４－Ｎ，Ｎ二甲氨基偶氮苯－４＇－磺酸酯］ＴＨＦ溶液的三阶光学非线性极化率χ＾（３）的Ｚ－扫描测试显示在单光子吸收区附近该材料的非线性由饱和吸收所支配。在波长为５３２ｎｍ，脉宽为１００ｐｓ的激光作用下，其非线性极化率实部Ｒｅχ＾（３）为－４．２００×１０＾－９ｅｓｕ，对应的非线性折射率值ｎ２为－１．２９９×１０＾－１１ｅｓｕ〈０，     

激光Z扫描技术的理论与实验

本文对近年来倍爱关注的用于光不非线性材料非线性系数的符号及大小测量的重要手段－激光Ｚ扫描技术,从实验室理论进行了全面的论述。结合我们所开展的工作简述了Ｚ扫描技术在光学材料非线性光学性质研究领域中的广泛应用,提出了完善Ｚ－扫描技术的思想。     

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。     

用Z扫描法测量a—Si／SiO2多量子阱材料非线性折射率

利用Ｚ扫描法和波长为０．５３μｍ、脉宽为１０ｎｓ的调Ｑ－Ｎｄ：ＹＡＧ激光器测量了ａ－Ｓｉ／ＳｉＯ２多量子阱材料的三阶非线性折射率。并对该材料光学非线性的产生机理作用了探讨。     

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.     

共轭有机高聚物PPQ薄膜非线性吸收的Z-扫描测量

用 Z-扫描方法在 532 nm波长测量了共轭高聚物 PPQ( polyphenylquinoxalines)薄膜的三阶光学非线性参数 ,发现其较强的非线性 (双光子 )吸收系数β≈ 0 .59cm/ MW。同时得到 Kerr系数n2 ≈ 9.5× 10 -10 esu,与用其他方法的测量结果较好地吻合。     

菌紫质生物分子膜多波长信息读写系统的研究

讨论了新型细菌视紫红质基因变种材料的光学信息读、写和擦除特性 ,建立了一套细菌视紫红质生物分子膜三波长的光信息读写系统。根据B到P态的光化学反应过程 ,利用 6 70nm红光实现信息的写入 ;采用 490nm波长光使P态复原为基态 ,以擦除所记录的信息 ;利用B和P态吸收特性的差异 ,选择 5 94nm波长光实现了信息的读出。     

化学增强的细菌视紫红质膜的时间依赖透过特性的理论研究

根据细菌视紫红质的简化能级模型建立了在双光束照射下的化学增强的ｂＲ膜的速率方程，并得到波长为４１２ｎｍ的蓝光的透过率随时间变化的规律。结果表明，在黄光和蓝光同时作用下，蓝光开始呈高的透过，然后随之衰减，这种特性可以用于制备新事滤波器。     

ZnO纳米结构薄膜的三阶非线性折射特性

采用直流溅射法在石英基片上制备了ZnO纳米结构薄膜。X射线衍射(XRD)谱表明ZnO尺寸约为5nm。利用Z 扫描技术,以锁模Nd:YAG激光器作光源(脉宽35ps,波长为355nm),在共振区域测定了ZnO纳米薄膜的三阶非线性光学常数,其非线性光学折射率常数n2=-5.7×10-8esu。     

化学增强细菌视紫红质膜对高斯光束的自整形

连续激光束照射化学增强的细菌视紫红质膜。当照射强度大于某一定值，光束产生强的自散焦效应。通过这个效应可以实现高斯光束的自整形。本文讨论了入射光以及bR膜的各项参数对透过光束强度的横向轮廓的影响。     

C60聚氨酯胺薄膜的非线性光学特性的研究

利用Z扫描技术，分别测量了五种C60聚氨酯胺薄膜（C60含量分别为0％、0．16％、0．30％、0．42％、0．52％，厚度均为0．3mm）的非线性光学吸收系数和折射系数，并研究了该薄膜的光限幅特性。实验表明：随着样品中C60的含量由0增加到0．52％，薄膜的透射率可由70％逐渐减小到10％，且透射光功率可限制在25mJ／cm^2以下。薄膜的透射率或透射功率可以随C60含量不同而改变，即薄膜的光限幅性能可以通过调节C60含量的方式加以控制。最后，基于C60分子的五能级模型，采用激发态吸收（反饱和吸收）物理机理解释了薄膜的非线性光学特性及光限幅性能。     

利用光参量振荡器测量腔内增强吸收光谱

利用光参量振荡器(OPO)实现了腔内增强吸收光谱(CEAS)。实验使用了线性吸收腔。利用压电陶瓷对吸收腔的反射镜进行扰动,得到光的输出。通过测量乙烷(C2H6)在2996.9μm附近的CEAS,确定了系统的检测灵敏度。在总的腔镜反射率为98.5%的情况下,系统的最小可检测吸收系数为2.3×10-5cm-1,相应的C2H6的测量极限为690ppb。     

C60聚氨酯胺薄膜的非线性光学特性的研究

利用Z扫描技术,分别测量了五种C60聚氨酯胺薄膜(C60含量分别为0％、0．16％、0．30％、 0．42％、0．52％,厚度均为0．3 mm)的非线性光学吸收系数和折射系数,并研究了该薄膜的光限幅特性。实验表明:随着样品中C60的含量由0增加到0．52％,薄膜的透射率可由70％逐渐减小到10％,且透射光功率可限制在25 mJ／cm2以下。薄膜的透射率或透射功率可以随C60含量不同而改变,即薄膜的光限幅性能可以通过调节C60含量的方式加以控制。最后,基于C60分子的五能级模型,采用激发态吸收(反饱和吸收)物理机理解释了薄膜的非线性光学特性及光限幅性能。