布基球C60光限制效应研究进展

C60的成功合成与分离为深入研究激光防护新材料打开了大门,基于反饱和吸收机理的光限效应是C60的重要特性之一.本文就C60的光限机制、特性、最新研究进展及应用前景作一概述.     

C_（60）在微孔玻璃中的渗透及光限制效应的研究

报道了以甲苯作为溶剂，把Ｃ６０渗透到微孔石英玻璃中的制备过程，测定了去除溶剂甲苯之后含Ｃ６０微孔玻璃的吸收谱，采用调Ｑ１０ｎｓ脉冲ＹＡＧ倍频光（５３２ｎｍ）观测并研究了这种复合材料的反饱和吸收特性及光限制效应与此激光波长的依赖关系。上述材料的抗激光损伤阈值达９Ｊ／ｃｍ２     

有机材料ZnTBP/CA/PhR体系的反饱和吸收特性研究

报道了有机材料ＺｎＴＢＰ／ＣＡ／ＰｈＲ对激光的反饱和吸收特性。理论分析从该材料特有的五能级结构出发，指出三重态的第一激发态在反饱和吸收过程中的重要作用，并用两束光同时照射样品的实验方法进行了验证。该材料的反饱和吸收效应可在功率不太高的连续光下操作     

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。     

数值模拟受激布里渊散射的光限幅效应

光限幅器由于具有保护光学敏感元件免受高功率强激光损伤的功能，在近二十年得到了广泛的研究．人们研究了基于各种非线性效应的光限幅机制，例如双光子吸收、激发态吸收、反饱和吸收、非线性折射、反射、衍射光限幅等等．受激布里渊散射(SBS)作为一种非线性过程也具有光限幅特性．本文采用布里渊噪声起源模型，数值求解了受激布里渊散射的稳态耦合波方程，     

电气和电子工程用材料科学

TN04 99050024有机材料ZnTBP/CA/PhR体系的反饱和吸收特性研究/龚勤敢,赵有源,黄玉华,潘永乐,陈凌冰,李富铭(复旦大学物理系三束材料改性开放实验室)”中国激光.一1999,26(5)一444一4纽8报道了有机材料ZnTBP/CA/PhR对激光的反饱和吸收特性.理论分析从该材料特有的五能级结构出发,指出三重态的第一激发态在反饱和吸收过程中的重要作用,并用两束光同时照射样品的实验方法进行了醚h正.该材料的反饱和吸收效应可在功率不太高的连续光下操作.图4参5(许)TB43 99050025X射线研究Ceo:缓冲层/王荣平,周岳亮,潘少华,吕惠宾,陈正豪(中国科学院…     

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。     

对一苯并噻唑基尾式铁（Ⅲ）卟啉反饱和吸收及热自散焦效应的研究

本文用单不束对“对一苯并噻唑基尾式铁卟啉”的非线性特性进行了研究，发现该样品具有反饱和吸收及热自散焦特性，并且每种效应导致光限幅，由此，我们可以利用这两种效应的共同作用，制成新型光限幅器件。     

海水中叶绿素铜纳盐的光学非线性研究

主要研究叶绿素铜纳盐溶液,以及加入氯化钠之后的混合溶液的光学非线性效应,为水下激光通信、强激光水下探测等应用提供了一些参考价值。研究采用Z扫描技术分别测量了纯水和混合氯化钠的叶绿素铜纳盐溶液在532 nm处的光学非线性效应。研究发现,叶绿素铜纳盐的光学非线性效应随着溶液浓度增大而增大;当混合了氯化钠溶液之后,出现了非常大的非线性反饱和吸收现象。因此,这种混合溶液可以作为非常好的光限幅材料。     

1.535μmEr：Yb磷酸盐玻璃薄片连续激光器

报道了以９８０ｎｍ钛宝石激光端面泵浦室温连续１．５３５μｍＥｒ：Ｙｂ磷酸盐玻璃薄片激光器。实验上研究了９５０－９８８ｎｍ泵浦波长范围内激光输出特性，结果表明，９７５ｎｍ为最佳泵浦波长。在９７５ｎｍ泵浦下，实现了５ｍＷ低阈值起振和２１％的光－光转换效率；最大单频线偏振输出功率达２２ｍＷ。同时，观察并分析了高泵浦条件下输出激光的偏振与纵横性质，以及由泵浦吸收饱和而引起的输出功率饱和效应。     

烷氧基酞菁铅类反饱和吸收化合物的制备及性质研究

合成了三种烷氧基取代的金属酞菁铅，利用元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱(HNMR)等方法，验证了化合物的分子结构。将它们分别掺入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中，制备出具有非线性光学性质的复合材料。测试了它们在甲基丙烯酸甲酯中的可见光谱(200～800nm)。用波长为532nm的YAG倍频调Q脉冲激光以8ns的脉冲速率测试复合材料的反饱和吸收的光限幅特性，使用现象学的方法对它们的光限幅现象进行了拟合。拟合结果与实验结果基本一致。三种化合物中叔丁烷氧基酞菁铅反饱和吸收效果最好，这是由于短支链基团有利于酞菁环自身结构的共轭性提高，并能够阻止酞菁分子间发生低聚。     

Protonation effect on the nonlinear absorption, nonlinear refraction and optical limiting properties of tetraphenylporphyrin

Nonlinear optical properties of tetraphenylporphyrin (H2TPP) and protonated tetraphenylporphyrin (H4TPP2+) in toluene were investigated by Z-scan technique using a nanosecond laser with 5 ns pulse at 532 nm. Results show that H4TPP2+ exhibits weaker nonlinear refraction but enhanced reverse saturable absorption (RSA) and optical limiting performance in comparison with pristine H2TPP. Since no nonlinear scattering is observed in H4TPP2+ under low input fluence, and H4TPP2+ exhibits weaker nonlinear scattering signals than H2TPP under high input fluence, the enhancement of RSA and optical limiting performance can be attributed to the larger ratio of excited state absorption cross-section to that of the ground state of H4TPP2+. H4TPP2+ also exhibits superior optical limiting performance, even better than the benchmark RSA material C60.     

A review of optical limiting mechanisms and devices using organics, fullerenes, semiconductors and other materials

We review nonlinear optical processes in various materials which can be utilized in passive optical limiting devices. Specifically, the mechanisms of reverse saturable absorption, two-photon and free-carrier absorption, nonlinear refraction and induced scattering are examined, and the implementation of these processes in optical limiting devices is discussed. The effectiveness of each approach depends on the specific application for the optical limiting device, and the advantages and limitations of each are addressed. Different materials, such as fullerenes, organometallics, carbon black suspensions, semiconductors and liquid crystals, all of which have been used in optical limiting devices, are discussed. In spite of the variety of nonlinearities, materials, and device configurations that have been used to implement passive optical limiters, no single device or combination of devices has yet been identified that will protect any given sensor from all potential optical threats.     

新型金属铟酞菁酯的光学非线性和光限幅特性

文中介绍了一种新型金属铟酞菁酯化合物的合成方法。为了研究该化合物的非线性光学性质,在532 nm波长下,分别使用皮秒和纳秒脉冲对样品进行了Z扫描测试。实验结果表明该样品在皮秒和纳秒时域都有很强的反饱和吸收以及非线性正折射。对Z扫描实验数据进行数值模拟分别得到样品在皮秒和纳秒脉冲作用下等效的三阶非线性吸收系数和三阶折射率:ps=4.110-11m/W,ps=4.510-19m2/W 以及ps=5.110-9m/W,ps=1.510-16m2/W。分析讨论了激发态能及对该化合物非线性光学性质的影响,并使用纳秒脉冲激光对样品进行了光限幅测试,在T/T0=0.5时,阈值为2.0J/cm2,实验结果表明该样品拥有良好的光限幅性能。     

金属-碳复合材料的制备及其非线性光学性质研究

基于浸渍法,成功制备了铁含量为10.7 wt %、铜含量为12.9 wt %的金属-碳复合材料,通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射谱、电感耦合等离子体原子发射光谱等手段表征了金属-碳复合材料的结构、形貌、晶型以及元素组成。通过开孔Z扫描实验和光限幅实验对该材料的非线性光学性质进行测试,该材料表现出优秀的反饱和吸收型非线性光学效应,透过率随着入射光强的增大而降低,光限幅阈值为0.43 J·cm-2,该材料在光限幅领域具有广阔应用前景。     

一种新型金属有机化合物的非线性光学特性研究

利用z扫描方法研究了一种新型杂环类化合物的非线性光学特性,该化合物是以金属离子为中心具有π电子结构的配合物,在488nm波长激发下,该化合物具有自散焦特性,测得其二氯甲烷溶液的热致三阶非线性极化率为-1.33×10-4esu,并在此基础上初步研究了它的光限幅特性,其对488nm连续激光的限幅阈值为25W/cm2,限幅机理是基于激发态的反饱和吸收效应。结果表明,该化合物是一种非常有前途的非线性光学材料。     

电子辐照制备二维锑烯光限幅材料

块状材料锑粒通过液相剥离成功制备了锑烯纳米片。采用扫描电镜、紫外-可见吸收光谱和拉曼光谱对所制锑烯进行了表征,制备的锑烯纳米片展现出从紫外区到可见光区的宽谱吸收,并且展现出锑的拉曼特征峰,微观结构上展示出二维纳米片状的独特结构。利用Z-扫描技术对所制样品的三阶非线性光学性质测试发现,在脉冲宽度为4 ns、波长为532 nm的激光光源激发下,锑烯展示出饱和吸收的性质,其非线性吸收系数为-7.8610-11 m/W。通过对样品进行电子辐照,成功获取了具有光限幅性质的二维锑烯。辐照后的锑烯展示出反饱和吸收的性质,非线性吸收系数为8.6910-11 m/W。     

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。