激光光学中的有效材料—改性光学聚合物

1.前言晶体、无机玻璃、介电薄膜、金属和复合材料是人们所熟知的用于激光光学的常规光学材料。透明聚合物材料,在许多激光应用中具有重要的意义.染料掺杂聚合物在研制染料激光器的固态元件、被动激光开关、空间滤光片等方面.有特殊的实用价值。因此,透明聚合物较无机玻璃及晶体具有绝对优势,因为聚合物可以掺杂染料高达10~(-2)mole/l浓度。本文将综合论述聚合物材料的基本光学性质、抗激光损伤、染     

聚乙烯染料化合物的相位共轭特性研究

有机化合物掺杂形成的非线性光学材料的特性研究,近年来由于多方面原因引起人们的极大关切。有机化合物可以是MMA,PMMA,也可以是PVA等。我们研究了把几种染料掺入PVA中的可能性,通过把可饱和类染料掺入到聚乙烯醇化合物中,制成了曙红、四碘荧光素掺杂的有机化合物膜片、以玻璃载片作衬底基片。研究了它们的非线性光学特性,观测了它们在一些情况下的相位共轭状况。实验采用连续Ar离于激光器5145A作     

半导体微晶掺杂玻璃的电致二阶非线性光学效应

报道了若干半导体微晶掺杂玻璃的电致二阶非线性光学效应的一些实验结果，并对其形成机理进行了讨论     

稀土掺杂硼硅酸盐玻璃的532 nm激光防护特性

采用高温熔融法制备了15种1.5 mol%浓度的单一稀土掺杂CaO-SiO2-B2O3-Al2O3-Na2O硼硅酸盐玻璃样品,并通过3种实验研究了它们的532nm强激光的激光防护特性.通过测试透射谱发现,只有3种激光玻璃(Nd、Er和Ho掺杂激光玻璃,称其为Ⅰ类玻璃)的透射谱在532 nnl附近有显著的吸收结构,因而预期Ⅰ类玻璃在532 nm附近有比其它12种(称其为Ⅱ类玻璃)大的三阶光学非线性吸收系数.通过开孔Z-扫描技术实验证实了上述预期,并得到Nd掺杂玻璃具有最大的三阶非线性吸收系数β为6.55×1011m/W.通过光限幅实验进一步地确认Ⅰ类激光玻璃在20×1012 W/m2以下就能展示532 nm激光防护作用,而Ⅱ类玻璃的防护作用范围为20～30×1012W/m2.     

TeO2-Nb2O5-ZnO-CeO2玻璃非线性光学特性的研究

碲酸盐玻璃具有较高的二阶、三阶非线性极化率、高折射率、宽红外透过范围、低熔点温度和高介电常数等特性，因此被认为是光学和通讯系统中一种理想的材料，在非线性光学器件方面有很好的应用前景．比如，它具有较高的三阶光学非线性系数，因而被广泛应用于超快全光学开关器件．最近，一些重金属氧化物和稀土金属氧化物掺杂在碲酸盐玻璃     

碲铌铅玻璃的三阶非线性光学特性

利用简并四波混频 (DFWM)技术首次对碲铌铅玻璃的三阶非线性光学特性进行了研究。实验结果表明 ,碲铌铅玻璃具有较高的非线性折射率 n2 =2 .3× 10 - 1 2 esu和短的响应时间 15 ps。由于在测试波长 5 32 nm附近玻璃无吸收带 ,引起三阶非线性归因于电子云的极化。这主要是该玻璃组成中含有极化率高的阳离子。     

噁英鎓类掺杂高聚物薄膜的三阶非线性光学特性

由于在光计算、四波混频、相共轭等方面有极重要的潜在应用背景,材料本身要求有很高的三阶非线性系数和响应速度,因此,对三阶非线性光学材料的研制和光学过程测量 的研究引起了极大重视。无机非线性材料的研究相对较多,而有机材料方面相对较少。已经报导的有酞菁染料,共轭染料和共轭高聚物材料等。它们与无机非线性材料相比具有材料来源广,易于制备和加工成型,非线性系数高,响应速度快等许多优点,因此引起了国内外同行的兴趣。     

二次谐波高破坏阈染料晶体

美帝雷瑟恩公司声称,有很多类新材料能用于倍频。他们对100种有机染料粉末作了研究,发现至少有六种染料是光学非线性的,而且其中至少有一种染料能象铌酸锂一样有效地产生二次谐波。     

有机染料掺杂薄膜的光谱和双稳特性研究

制备了有机染料Eosin掺杂PVA聚合物薄膜,并实验研究了它的光谱特性和非线性光学特性,从理论上分析了这种掺杂薄膜的双稳产生机理。用Ar~+激光514.5nm线、实验测得其开关阈值功率约40mW,开关时间约200μs。     

碲铌基玻璃光学透过性能

研究了碲铌基玻璃及各种离子掺杂后玻璃的线性光学性质,结果表明：碲铌基玻璃的紫外吸收截止波长明显比普通钠钙硅玻璃长,对紫外区有很好的屏蔽作用;Zn^2 、B^3 、Ti^4 离子的引入对碲铌基玻璃的紫外截止波长没有大的影响,但玻璃的透光率明显增大;引入Ce^4 、Er^3 、Ho^3 、Nd^3 和Y^3 离子后,随着离子含量的增加,玻璃的紫外吸收截止波长逐渐红移,而在玻璃中加入La^3 和Tb^3 离子后,玻璃的紫外吸收截止波长则产生蓝移现象,并且玻璃的透光率在该稀土离子的特征吸收峰处发生明显变化。     

石墨烯纳米片/Si-Pb二元复合凝胶玻璃光限幅性能研究

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯、醋酸铅为先驱体,将石墨烯纳米片（GNSs）引入二元无机凝胶网络中,成功制备了Si-Pb二元复合凝胶玻璃。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱、紫外可见吸收光谱和开孔Z-扫描对GNSs/Si-Pb二元复合凝胶玻璃的形貌、结构、线性光学和非线性光限幅性能进行研究。结果表明,通过先驱体的水解缩聚可将GNSs成功引入到Si-Pb二元凝胶玻璃中,所得复合凝胶玻璃具有良好的均匀性和高透明性。GNSs在引入Si-Pb二元凝胶玻璃后非线性光限幅性能有所提高且可通过调整GNSs在玻璃中的浓度来优化复合凝胶玻璃的光限幅性能。以上结果为拓展GNSs在非线性光学领域的材料化及器件化提供了实验依据及理论基础。     

激光在玻璃内诱导功能晶体新进展

玻璃在外部激光的连续辐照下,由于材料的线性或非线性吸收激光能量不断淀积于玻璃体内,并在激光焦点区域形成热积累效应导致相关区域的玻璃材料转变成晶体.通过选择不同的激光器和玻璃基体,在玻璃体内能在二维或三维空间内控制晶体的形成.综述了国内外利用激光在玻璃材料中诱导非线性光学晶体的相关成果和最近进展以及作者在这方面开展的工作,并就激光选择性诱导晶体的理论作了一些简要介绍.     

硫系玻璃Ge28Sb12Se60薄膜光学非线性增强色散特性

采用真空热蒸发以及退火工艺制备了支持局域表面等离激元的微纳结构薄膜,在此薄膜上蒸镀了硫系玻璃Ge₂₈Sb₁₂Se₆₀薄膜。应用Z-扫描技术,在飞秒激光脉冲激发下研究其光学非线性增强的色散特性,在650 nm和850 nm波段观察到了非线性吸收增强;非线性折射率随着波长的增加由负变正。通过扫描电子显微镜和透过光谱表征和分析了硫系玻璃Ge₂₈Sb₁₂Se₆₀薄膜非线性吸收增强的原理,非线性吸收随着波长的增加由单光子吸收为主逐渐转变为双光子吸收为主;银膜的微纳结构导致硫系玻璃薄膜的共振中心频率发生了偏移。实验制备的用于增强硫系玻璃非线性的微纳结构制作简单,无需复杂光刻工艺,为非线性光子学器件的设计提供了新的思路。     

掺杂非线性吸收介质的光子晶体的双稳态特性

从光子晶体的传输矩阵理论出发，推导了掺杂饱和吸收非线性介质的光子晶体的缺陷模的透射率，以及缺陷层中局域光的增强因子。计算表明，基于非线性介质透过率的感应变化和透过率的正反馈作用，掺杂非线性吸收介质的一维光子晶体具有双稳态特性；实现双稳态所需的入射光强阈值决定于光子晶体的折射率参数、掺杂介质的饱和吸收光强，并随光子晶体的周期数N的增大而指数减小。     

吸收X射线与激光的玻璃

研究了一种既吸收Ｘ射线．又吸收激光的玻璃，测定了玻璃的光学、光谱性能及玻璃的物理化学性能．测定了玻璃的Ｘ射线吸收性能。试验结果表明含Ｔａ２Ｏ５的铅硼硅酸盐玻璃是一种稳定的大剂量吸收Ｘ射线和１．０６μｍ激光的优质玻璃．     

CuO,CuCl对P2O5-ZnO-Na2O玻璃性质的影响

包边技术是提高大尺寸激光玻璃饱和增益系数的关键.为获得优质包边玻璃,以CuO和CuCl分别作为Cu2 的引入物质,采用传统的玻璃熔制方法,研究了Cu2 掺杂量和不同引入物质对P2O5-ZnO-Na2O体系玻璃形成区、析晶稳定性、物化性能以及吸收系数的影响.研究结果表明,CuO和CuCl都能增大P2O5-ZnO-Na2O体系的玻璃形成区、提高玻璃样品的析晶稳定性.玻璃样品的吸收系数随Cu2 掺杂浓度的增加而明显增大,当Cu2 掺杂摩尔分数达到6%时,样品在1053 nm处的吸收系数为59.46 cm-1,基本上达到了饱和状态.     

氟化锂晶体F3^＋色心四波混频研究

利用简并四波混频技术观测到LiF晶体中F_3~+色心的非线性光学相位共轭效应,以脉冲染料激光为泵浦光得到最大相位共轭反射率约为0.1%,根据LiF晶体F_3~+色心的能级特点从理论上阐明了F_3~+色心系统非线性饱和吸收和四波混频的物理起源。     

碲酸盐系统玻璃的研究进展

在非线性光学玻璃材料中，碲酸盐系统玻璃材料凭借较高的三阶非线性光学极化率、超快光学响应、较宽的红外透过窗口、较好的化学稳定性和较低的熔化温度而备受关注，以铌碲酸盐系统为基础的新型碲酸盐系统重金属氧化物玻璃则表现出更为优秀的综合品质，极有希望成为制作新型光学器件的理想材料。     

局域表面等离子体纳米结构的超快非线性光学及其应用研究进展

纳米结构的局域表面等离子体共振效应能够突破衍射极限实现对光信号的局域调控,自发现以来就引起了光学领域的广泛关注,并成为一大研究热点。从对局域光场增强效应到超材料的实现,表面等离子体都扮演着重要的角色。综述了基于纳米结构的局域表面等离子体的超快非线性光学现象及其应用研究,重点介绍了非传统表面等离子体纳米材料(重掺杂半导体)的饱和吸收效应,以及其在超快脉冲激光器中的应用,并对其发展前景进行了展望。     

激光玻璃配方中的光谱性能

配方设计在激光玻璃制备过程中尤为重要,能够按照预先设定的技术指标进行配方设计一直是研究人员的目标,无机氧化物玻璃物理性质计算体系就是其中的代表之一,但该体系中未涉及玻璃光谱特性。为此,将塞耳迈耶尔公式与色散曲线结合起来,通过计算得到掺杂激光玻璃的本征频率和振子强度,进而可以计算玻璃的吸收性能,依据玻璃光谱性能的要求来调制配方,这样缩短了研发周期并且保证后期实验中快速找到优秀配方,后期的实验证明这些配方经过降温处理后形成玻璃并且从实验结果中找到了符合设计目标的激光玻璃。