超連續(xù)白光Z掃描技術(shù)測(cè)量材料的非線性光學(xué)特性研究.pdf

1、近年來，雙光子吸收效應(yīng)在眾多領(lǐng)域中展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，所以測(cè)量雙光子吸收系數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究也成為非線性光學(xué)的前沿課題之一，Z掃描技術(shù)由于光路簡(jiǎn)單、靈敏度高被廣泛應(yīng)用。論文的主要工作就是基于傳統(tǒng)的Z掃描技術(shù)，用高能、寬譜的超連續(xù)白光飛秒脈沖激光代替單波長(zhǎng)光源，得到一種快速測(cè)量有機(jī)物和半導(dǎo)體材料的雙光子吸收譜(可見到近紅外波段)的方法—超連續(xù)白光的Z掃描方法，并結(jié)合時(shí)間分辨光譜技術(shù)研究了新型材料的光物理特性。
　　 論文的主要工作和研

2、究成果如下：
　　 1.Z掃描實(shí)驗(yàn)中，被測(cè)介質(zhì)放在會(huì)聚透鏡的焦點(diǎn)附近，并可沿著傳播方向前后移動(dòng)，介質(zhì)的非線性吸收引起高斯光束透射率的改變，通過探測(cè)透射率的改變計(jì)算得到非線性吸收系數(shù)。我們利用鈦寶石再生放大系統(tǒng)輸出的800nm飛秒激光泵浦超純水產(chǎn)生超連續(xù)譜代替了單波長(zhǎng)光源，從而避免使用其他可調(diào)諧光源(光參量放大器OPA/光參量產(chǎn)生OPG)改變波長(zhǎng)后引起的光路校準(zhǔn)問題，大大縮短了Z掃描測(cè)量雙光子吸收譜的時(shí)間。通過測(cè)量ZnSe樣品的簡(jiǎn)

3、并雙光子吸收系數(shù)，驗(yàn)證了超連續(xù)白光Z掃描技術(shù)的可靠性。
　　 2.用超連續(xù)白光Z掃描技術(shù)測(cè)量了一種新型有機(jī)π共軛體的雙光子吸收截面，這類有機(jī)分子采用兩個(gè)吡啶分子對(duì)稱結(jié)構(gòu)連結(jié)，增加了分子共軛長(zhǎng)度，使得π電子更豐富。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：這種結(jié)構(gòu)有效地增大雙光子吸收截面。通過與超連續(xù)白光非線性透過率方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)超連續(xù)白光Z掃描在弱光波段更具靈敏性。
　　 3.采用800nm Z掃描技術(shù)測(cè)量液相法制備的氧化鋅納米球和納米棒

4、的雙光子吸收系數(shù)，納米氧化鋅薄膜并沒有取得比以往文獻(xiàn)中氧化鋅微晶薄膜更高的吸收系數(shù)，分析原因如下：a).800nm遠(yuǎn)離氧化鋅雙光子共振吸收峰，雙光子共振吸收減弱，造成測(cè)得的雙光子吸收系數(shù)??；b).當(dāng)激光功率密度達(dá)到幾百GW/cm2時(shí)，可有效地激發(fā)納米棒產(chǎn)生三光子吸收效應(yīng)，三光子與雙光子的并存現(xiàn)象造成擬合出來的雙光子吸收系數(shù)比較小。
　　 4.結(jié)合時(shí)間分辨光譜技術(shù)研究了上述氧化鋅納米結(jié)構(gòu)與有機(jī)導(dǎo)電聚合物P3HT復(fù)合膜的能量傳遞過程