表面等離激元金屬納米結(jié)構(gòu)增強(qiáng)光學(xué)非線性.pdf

1、作為當(dāng)今世界材料界的主角，納米材料已經(jīng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料的地位，在各個(gè)領(lǐng)域廣泛發(fā)展。而在這其中，貴金屬納米材料又因?yàn)槠洫?dú)特的物理，化學(xué)，生物的特性逐步發(fā)展成為一個(gè)重要的分支，在現(xiàn)代光學(xué)成像與通信，生物傳感與檢測(cè)，化學(xué)合成與制備，新能源光熱發(fā)電和儲(chǔ)存等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。在光學(xué)領(lǐng)域中，貴金屬納米材料，由于其獨(dú)特的自由電子特性有著區(qū)別傳統(tǒng)電介質(zhì)材料的特性:當(dāng)外來(lái)入射光照射，或者沿表面?zhèn)鞑r(shí)，外界的電磁場(chǎng)將會(huì)影響內(nèi)部自由電子的熱運(yùn)動(dòng)，形成帶阻

2、尼的電磁諧振，反過(guò)來(lái)電子運(yùn)動(dòng)也會(huì)作用于外界電磁場(chǎng)，這種特殊的現(xiàn)象被稱為表面等離激元。這種分布在金屬納米結(jié)構(gòu)表面的等子離子激元，具有波長(zhǎng)小，局部電場(chǎng)強(qiáng)的特性，可以將入射光局域在一個(gè)小尺寸從而極大地增強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度，為非線性光學(xué)提供了一個(gè)優(yōu)秀的發(fā)揮平臺(tái)。非線性光學(xué)是基于材料對(duì)于入射光在頻譜上色散的一門學(xué)科:當(dāng)一束光入射在一塊材料上，隨著光強(qiáng)增強(qiáng)引起了有別于線性方程的變化如:其他頻率的光產(chǎn)生，原頻率材料對(duì)于光的折射率變化等。如上所說(shuō)，非線性光學(xué)，

3、有別于傳統(tǒng)光學(xué)需要相當(dāng)強(qiáng)的入射光，而貴金屬的表面等離激元正提供了這一個(gè)優(yōu)秀的環(huán)境，所以基于表面等離激元的非線性光學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。這里有別于傳統(tǒng)非線性光學(xué)的長(zhǎng)程累積和相位匹配的條件，表面等離激元非線性光學(xué)，側(cè)重于在納米尺寸以極強(qiáng)電場(chǎng)激發(fā)非線性光學(xué)效應(yīng)，從而產(chǎn)生倍頻、和頻信號(hào)，或者是飽和吸收、自聚焦效應(yīng)、光電調(diào)制等。本文主要討論了基于表面等離激元的金納米結(jié)構(gòu)上的光學(xué)非線性，其中包括自聚焦效應(yīng)和倍頻、和頻的產(chǎn)生。
　　本文的第一章主要簡(jiǎn)述了

4、目前關(guān)于金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離激元光學(xué)非線性效應(yīng)的研究進(jìn)度和應(yīng)用背景。并且著重介紹了關(guān)于金屬納米薄膜的自相位調(diào)制這一個(gè)三階非線性效應(yīng)，以及利用技術(shù)納米結(jié)構(gòu)表面等離激元增強(qiáng)倍頻、和頻信號(hào)這兩個(gè)效應(yīng)。
　　本文的第二章主要介紹了關(guān)于研究金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離激元光學(xué)非線性效應(yīng)的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)方法。分別介紹了:自相位調(diào)制效應(yīng)和依據(jù)自相位調(diào)制效應(yīng)來(lái)測(cè)量其相應(yīng)非線性系數(shù)的z軸掃描(z-scan)實(shí)驗(yàn)方法;二倍頻效應(yīng)、和頻效應(yīng)的理論基礎(chǔ)和測(cè)量

5、方法。
　　本文的第三章主要介紹了利用自主裝金屬納米顆粒薄膜增強(qiáng)三階非線性相對(duì)折射率系數(shù)。其中包括:金屬納米顆粒合成方法，自主裝薄膜的制備，z-scan的實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果以及分析是如何利用表面等離激元在其中增強(qiáng)金屬納米顆粒薄膜的非線性系數(shù)。
　　本文的第四章主要介紹了利用金屬-介質(zhì)-金屬，這種納米結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)和頻信號(hào)。在這里我們使用了兩個(gè)偏振垂直的泵浦激光去激發(fā)納米結(jié)構(gòu)，從而獲得了相對(duì)于納米薄膜增強(qiáng)的和頻信號(hào)和倍頻信號(hào)。并對(duì)此從二