四枯丁苯氧基氯代酞菁铟激光防护材料

纳秒级脉冲激光对战场中广泛使用的光电传感器构成了严重威胁。光限幅材料在阻止强激光通过的同时,不影响低能量信号光的通过,是目前激光防护领域的研究热点。针对可见-近红外波段光电传感器强激光防护应用需求,在金属酞菁化合物基础上,基于增强其共轭体系电子云密度的设计思想制备了一种新型高性能光限幅材料——四枯丁苯氧基氯代酞菁铟,并对其进行了测试表征。瞬态吸收光谱实验表明,四枯丁苯氧基氯代酞菁铟具有很强且长寿命的激发态吸收。光限幅性能测试证明其光限幅启动阈值为8 mJ/cm²,光限幅阈值为0.06 J/cm²,损伤阈值大于4 J/cm²,当输入能流达到3 J/cm²时,光限幅器件透过率下降到6%。由测试结果可以看出,该材料光限幅启动阈值及光限幅阈值低,损伤阈值高,可见-近红外波段线性透过率高,具有优异的光限幅性能,在光电系统激光防护中具有较高的应用前景。     

聚丁二炔光限幅材料

研究了５－（２－硫甲基－４－甲基－５－嘧啶基）－２，４－戊二炔－１－醇对甲苯磺酸酯（ＰＤＡＴＳ）的光限幅性能。与现有的光限幅材料相比，这种材料具有线性透射率高、限幅幅值和限幅阈值低等优点，在线性透过率为８７％时．其限幅幅值和限幅阈值分别为Ｅｃ＝１８０ｍＪ／ｃｍ２，Ｅｔｈ＝１５０ｍＪ／ｃｍ２     

非线性光栅自调制光限幅器件研究

研制出一种三角槽型透明高分子聚合物光栅与该聚合物平板间填充有机非线性光学液体的夹层结构器件，具有非线性自调制光限幅功能。实验测得该器件对较弱的532nm波长的YAG倍频激光透过率大于60％。对较强激光透过率小于2％～3％。理论预期在激光波长400-700nm都有光限幅特性。且愈靠近532nm波长。激光限幅功能愈强。首次从实验上验证了该非线性光栅具有自适应宽带光限幅的功能。它不仅可以实现可调谐光限幅。且对所设计的激光波长，达到能量低于人眼安全阈值的高效激光防护成为可能。     

基于超快光克尔效应的超短脉冲光限幅器

超短脉冲激光因其独特的传播性质,在光电对抗领域具有重要的应用潜力。针对传统光限幅器件在超短脉冲激光限幅防护领域中存在的若干问题,提出一种基于超快光克尔效应的超短脉冲光限幅器。该限幅技术利用超短脉冲在非线性介质中诱导非线性偏振椭圆旋转(NER)效应,可实现超低阈值的光限幅输出,同时将非线性偏振椭圆旋转和自聚焦效应相结合,可保证器件在较大动态能量范围内具备限幅功能,该器件具备响应速度快、适用光谱范围宽的优点。系统阐述了NER效应的基本原理,并利用飞秒脉冲激光验证了基于NER和自聚焦效应的光限幅器的限幅性能。     

新型二维材料碳化钛纳米片光限幅特性研究

作为一类新型二维纳米材料,金属碳/氮化物纳米片（MXene）具有高的比表面积和电导率,以及组分、层数与厚度灵活可控的优点,在储能、催化、传感和光学等领域具有潜在应用价值。研究了一种MXene材料碳化钛（Ti3C2TX）纳米片分散液的非线性光学效应及其响应机制。发现Ti3C2TX纳米片分散液在532、1 064 nm纳秒脉冲激光作用下表现出优异的光限幅性能,其限幅阈值分别为0.14 J/cm2和0.12 J/cm2;通过测量非线性散射光强度随入射光功率密度的依赖关系,发现该材料光限幅响应机制主要起源于非线性光学散射效应。与传统的光限幅材料C60比较,该材料具有光限幅阈值低、响应波长范围宽等优点。     

几种新型有机分子的双光子吸收及光限幅特性研究

激光限幅是针对由于激光技术的广泛应用和激光武器的实用化而采取的激光防护新技术．所谓激光限幅器,即是在低光强或低能流密度的条件下,器件具有高线性透过率,而在高光强或高能流密度的条件下,器件具有低非线性透过率,从而把输出光限制在一定的功率或能量以下,因此可有效地实现对多种观瞄系统光电传感器及人眼的有效防护．近年来,基于材料的非线性双光子吸收的有机光限幅材料的研究取得了一定的进展,但仍远远满足不了激光限幅器实用化的要求．因此寻求新的具有高的非线性性能的激光限幅材料是摆在我们面前的一项重要任务． 本文报…     

非线性光限幅材料的研究进展

通过对线性、非线性以及相变激光防护材料性能的简要比较,综合分析半导体材料、金属酞菁类化合物、C60及其衍生物、无机金属团簇化合物及碳纳米管材料的光限幅特性.基于碳纳米管材料具有限幅阈值低、限幅波段宽、响应时间短等优势,进一步论述了其在光限幅应用中的研究进展,指出该光限幅材料在材料化及器件化方面需要更深入的探索,以期能够更好地用于光限幅领域.     

基于富勒烯聚合物的光限幅效应研究

介绍了富勒烯材料在光限幅领域的研究进展,利用杂化合成方法制备了聚苯乙烯-富勒烯聚合物,并对合成的样品进行了性能表征,合成的聚合物材料具有均匀的分布特性,通过Z扫描实验对材料的非线性特性进行了测试分析。结果表明,该材料在较高线性透过率条件下具有良好的非线性限幅效应,对研制高性能的激光防护器具有重要意义。     

一种可见光波段光学限幅器的研究

研究了八异戊氧基钯酞菁 (octa PdPc)掺杂有机改性溶胶 凝胶玻璃反饱和吸收和热散焦光限幅特性 ,初步研究了一种室内防护的可见波段脉冲和连续激光限幅器。对于 488nm波长 ,当限幅器的孔径为 2 2cm时 ,使用一层厚度为 1mm的octa PdPc限幅介质 ,得到的透过率≤ 30 %;在不改变孔径的情况下 ,增加一层相同厚度的octa PdPc限幅介质 ,得到的透过率≤ 9%。通过调小孔径或增加介质层数 ,限幅性能可进一步提高。对于 6 32 8nm ,5 14 5nm和 45 7 9nm波长的光 ,与 488nm具有相似的限幅特性。     

线性及非线性吸收热致光学限幅效应的讨论

本文分别对在连续和脉冲激光入射下，对由材料线性和非线性吸收产生在热致光限幅效应进行了研究，给出了产生最大光限幅效应的条件，为热效应光学限幅应用于光学器件的激光防护提供了理论依据。     

用于高功率激光放大器的单层宽谱增透膜

为了获得用于高功率激光放大器的单层宽带增透膜,采用有机聚合物聚乙烯吡咯烷酮掺杂调控二氧化硅胶体生长制备了粒度分布更宽广的稳定胶体体系,通过提拉镀膜工艺,制备了单层增透膜。采用粒度仪和粘度仪监测胶体的性质,用分光光度计测量了膜层透过率,并用X射线能谱分析了膜层结构。结果表明,聚乙烯吡咯烷酮引入胶体中使得胶体粒度分布更宽,所得膜层具有折射率渐变特性,因而膜层具有宽带增透的效果;膜层在550nm~950nm连续波段内透射率不低于99%。单层宽谱增透膜层不需后处理就可投入使用,膜层性能稳定,满足了激光装置片状放大器的运行要求。     

Nanometer‐Sized Copper Sulfide Hollow Spheres with Strong Optical‐Limiting Properties

CuS semiconductor nanometer‐sized hollow spheres are successfully synthesized by using a soft‐template method. A possible growth mechanism is proposed. The linear optical property of the CuS hollow spheres is examined by means of photoluminescence spectroscopy at room temperature. The optical‐limiting (OL) property of these nanostructures is characterized by using a nanosecond Q‐switched YAG laser and an optical parametric oscillator pumped with Surelite‐III. A strong OL response is detected for the CuS hollow spheres in both visible and near infrared (NIR) spectral ranges, which makes these promising materials for applications such as the protection of human eyes or as optical sensors for high‐power laser irradiation. The OL mechanism of the CuS hollow‐sphere nanostructure may be the combination of free‐carrier absorption (FCA) and nonlinear scattering.     

碳纳米管被动锁模光纤激光器的研究进展

单壁碳纳米管(SWCNTs)作为被动锁模材料具有许多优点:恢复时间快(＜1 ps)、饱和光强低、制各处理容易、成本低、工作光谱范围宽、化学稳定性好、与光纤兼容等,在超快激光器方面引起了人们的极大兴趣,并成功应用于固体、波导和光纤被动锁模激光器.本文对被动锁模超短脉冲光纤激光器的研究进展进行了综述,特别是对以单壁碳纳米管...     

基于单壁碳纳米管可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器研究

基于单壁碳纳米管(SWCNTs)作为光学可饱和吸收体(SA)的恢复时间快(<1ps)、饱和光强低、锁模自启动、工作光谱范围宽且制备方法简单、成本低、化学稳定性好、易与光纤兼容等优点,利用SWCNTs-SA实现了稳定脉冲序列输出的实验结果。利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)易成膜且机械性能良好的特点,将SWCNTs与PMMA一起分散在二氯化苯(DCB)溶液中,运用光学诱导作用将SWCNTs吸附在单模光纤(SMF)端面,并加热固化成膜。在光纤激光器环形腔结构中引入SWCNT/PMMA薄膜作为SA,获得了具有稳定的重复频率为8.366MHz的基频锁模脉冲序列,其中心波长在1 562nm,脉冲宽度为1.2ps。     

透明介质材料的超快激光微纳加工研究进展

透明介质材料具有高透光性、高耐热性和良好的耐腐蚀性,被广泛应用于航空航天、微电子器件和光学元件等领域,这些应用对透明介质材料微纳加工的精度与质量提出了一定的要求。超快激光具有超高的峰值强度与超短的脉冲持续时间,可突破衍射极限并极小化热影响区,具有出色的加工精度与加工质量,为透明介质材料的微纳尺度加工提供了多样化的手段。综述了透明介质材料的超快激光微纳加工研究进展,包括超快激光加工透明介质材料的内部结构、相关机理和应用领域三个方面,并对透明介质材料的超快激光微纳加工进行了总结与展望。     

复合型多波段激光防护PC材料

以聚碳酸酯(PC)为基体材料,加入自制的激光吸收剂VI530和IR1060,并在基材表面镀上多层激光反射膜,制备出了能够同时对紫外光区、可见光区和红外光区的多个波长激光起到有效防护作用的激光防护PC材料.研究结果表明,在PC材料中加入质量分数为0.01%的VI530和0.05%的IR1060,并在PC材料表面镀23层激光反射膜后,所制得的激光防护材料对多个波长的激光都具有很好的防护性能.在355nm,532nm,1064nm等多个波长处的透过率都低于0.01%(光学密度D4).可见光区的白光平均透过率为13.7%,抗冲击强度为53.3kJ/m2,抗弯强度为118MPa.是一种高性能的激光防护材料.     

激光辐射多功能集成防护镜

为了减少和避免激光和微波辐射眼损伤,设计研制了防激光、防微波、激光探测告警为一体的多功能防护镜。该防护镜由特定功能的光学部件和光电子模块组成,包括多功能复合防护镜片、镜架和激光探测报警系统。进行了多功能防护镜复合技术研究和防护性能测试。结果表明,该防护镜在激光波长532nm,1064nm,790nm,840nm的光密度为4.0～7.28;可见光积分透过率为18.7%;微波衰减大于20dB;报警系统在532nm,1064nm和840nm激光波长能提供自动检测和声光报警,报警器的探测灵敏度为10-7/cm2;该防护镜可承受1g质量、300m/s～400m/s速率的钢制球形破片的冲击;防护镜总质量小于200g,该防护镜防护波段宽、对激光和微波的衰减倍率高、防护角大、可见波段透光性好、可分体和组合使用、体积小、重量轻、便于佩戴、适用于个人佩戴防护和光电传感器的防护。在现代光学实验和各种激光与微波作业环境,以及反恐和公共安全中是不可缺少的防护器材。     

Reconfigurable and Broadband Polarimetric Photodetector

The sensitive detection of light polarization besides the intensity and wavelength, can provide a new degree of freedom for more and clearer information of imaging targets in night, fog, and smoke environment. However, the conventional filter-integrated polarimetric photodetectors suffer from the complicated fabrication process and limited spectral range. Herein, broadband and polarization-sensitive photodetectors are achieved with reconfigurable operation mode, utilizing the linear dichroism and narrow band gap of 2D As_0.4P_0.6 with in-plane anisotropic structure. In As_0.4P_0.6-MoTe₂ heterojunction device, both photo-gating and photovoltaic modes are operated and switchable, contributing to high responsivity (1590 A W⁻¹ at 405 nm and 14.7 A W⁻¹ at 1550 nm) and ultrafast speed (25 µs) in the wide spectral band (405–1550 nm). Interestingly, an optical reversal is observed on both linear dichroism and polarimetric photocurrent due to the wavelength-dependent polarization reverse nature of the As_0.4P_0.6 flakes. The dichroism ratio of photocurrent can be modulated from unity to ≈10 by varying the gate voltage, enabling the reconfigurable detection mode from polarization-independence to polarization-susceptibility. This study demonstrates a new prototype device comprising low symmetric van der Waals heterostructure, possessing the gate-tunability on both photo-gain and dichroism ratio, toward high performance, reconfigurable, broadband, and polarization-resolved photodetection and imaging applications.     

Ultrahigh Speed and Broadband Few‐Layer MoTe2/Si 2D–3D Heterojunction‐Based Photodiodes Fabricated by Pulsed Laser Deposition

2D transition metal dichalcogenides are promising candidates for high‐performance photodetectors. However, the relatively low response speed as well as the complex transfer process hinders their wide applications. Herein, for the first time, the fabrication of a few‐layer MoTe₂/Si 2D–3D vertical heterojunction for high‐speed and broadband photodiodes by a pulsed laser deposition technique is reported. Owing to the high junction quality, ultrathin MoTe₂ film thickness, and unique vertical n–n heterojunction structure, the photodiode exhibits excellent device performance in terms of a high responsivity of 0.19 A W^?1 and a large detectivity of 6.8 × 10¹³ Jones. The device is also capable of detecting a broadband light with wavelength spanning from 300 to 1800 nm. More importantly, the device possesses an ultrahigh response speed up to 150 ns with a 3‐dB electrical bandwidth approaching 0.12 GHz. This work paves the way toward the fabrication of novel 2D–3D heterojunctions for high‐performance, ultrafast photodetectors.     

柱面光学微结构用于红外激光防护研究

激光防护是一种可广泛应用的技术,论文针对目前红外激光防护技术中存在的可见光波段吸收强、镜面反射造成设备或人员损伤等问题,提出一种形成于光学窗口表面的红外激光非镜面反射光学微结构,具有对可见光透过率影响小,同时对1 064 nm红外激光大角度散射的功能,从而实现激光防护。文中采用光线追迹方法设计具有移位结构的双面微柱透镜阵列,阵列周期T与透镜单元曲率半径R之间需满足0 T R/27的关系。应用Virtual-Lab光学建模软件对设计的柱面微结构进行模拟,模拟结果为:可见光平均透过率下降7%,对实用结果影响很小,并可以通过可见波段镀制增透膜进行弥补;1 064 nm红外激光反射率约为75%,发散角大于30。采用数字掩模光刻技术完成微柱透镜阵列实验,实验结果与模拟结果趋势相同,最终得出结论:微柱透镜阵列能实现大角度散射,能够极大降低激光单一方向反射回波能量,从而达到了激光防护的目的。