钴卟啉溶液的光限幅特性研究

对大分子有机化合物钴卟啉的非线性光学特性在 4 5 7 9,4 88和 5 14 5nm三个连续激光波长下进行了研究。用单光束z scan技术测到三个曲线均是先出现峰值后出现谷值 ,按照Sheik bahae等人的理论该样品的非线性折射率为负值 ,即样品具有热自散焦效应。反饱和吸收特性的研究结果得到三个透射率T随入射激光功率的增大而减小的曲线 ,表明该样品在这三个波长下均呈现出反饱和吸收效应。众所周知 ,热自散焦效应和反饱和吸收效应都能导致光限幅。文章的实验结果也表明 :钴卟啉在三个波长下均具有光限幅特性 ,限幅阈值随着波长的减小而减小 ;其光学限幅效果好且限幅阈值低 ,是一种有较大潜在应用价值的新型光限幅材料。因此 ,可以利用这两种效应对钴卟啉的共同作用 ,制成新型光限幅器件     

氧化石墨烯/壳聚糖复合薄膜材料的制备及其非线性光限幅效应的研究

石墨烯及其衍生物作为新型碳纳米结构,由于其优异的光限幅性能而受到广泛关注,但现有的工作多侧重于其在液相体系中光限幅效应及其起因研究.本文以壳聚糖为成膜基质,将氧化石墨烯(GO)与壳聚糖(CS)在液相中均匀共混后成膜,对比研究GO溶液和GO-CS复合膜的光限幅效应及其起因.结果表明在线性透过率相同的情况下,GO在固相基质中表现出比液相基质更强的光限幅效应和更弱的非线性散射.这说明不同于碳纳米管简单的非线性散射,在GO中可能存在多种非线性光学效应.     

一种新型偶氮化合物的纳秒光限幅特性研究

研究了反式—4—{[p—(N,N—二羟乙基胺基)偶氮苯]乙烯基}吡啶在N,N—二甲基甲酰胺(DMF)中的光限幅性能。实验结果表明,该偶氮化合物的DMF溶液对波长为532nm,脉冲宽度为8ns的激光脉冲具有很强的光限幅特性。理论分析表明,光限幅效应主要起源于材料的双光子吸收。利用双光子吸收模型拟合光限幅实验数据得到材料的双光子吸收系数β=1.6×10-9cm/W。     

GaAs半导体材料中双光子吸收光限幅与偏振方向的关系

理论分析了线偏振光波的偏振方向对ＧａＡｓ半导体双光子吸收的影响，实现了ＧａＡｓ半导体材料中不同偏振方向的双光子吸收限幅，提高了双光子吸收光限幅的性能。     

石墨烯在中红外波段的光限幅效应研究

利用纳秒级脉冲量激光的Z 扫描方法对不同层数石墨烯薄膜在3 m~5 m中红外波段的光限幅效应开展了研究,获得的开孔Z扫描曲线均呈现出单一谷结构,而闭孔Z扫描曲线没有明显的峰谷对称结构。通过对开孔Z扫描实验数据进行数值模拟,分别得到3层石墨烯在3.010 m、3.522 m、4.326 m和4.880 4 m 4个中心波长处的三阶非线性吸收系数和光限幅阈值分别为11.3910-7cm/W、10.6110-7cm/W、9.7510-7cm/W、8.8110-7cm/W和3.49 J/cm2、3.75 J/cm2、4.11 J/cm2、4.55 J/cm2;3层、5层和7层石墨烯在3.522 m中心波长处的三阶非线性吸收系数和光限幅阈值分别为10.6110-7 cm/W、11.3210-7 cm/W、11.9510-7 cm/W和3.75 J/cm2、3.41 J/cm2、3.32 J/cm2。实验数据表明,石墨烯在中红外波段产生了较强的非线性反饱和吸收而具有明显的光限幅效应。     

类卟啉镉溶液的光限幅特性

用类卟啉镉的热自散焦和反饱和吸收效应实现了对连续激光的限幅。并提出了一种改进的热自散焦限幅装置。     

静电场诱导的分子双光子吸收截面和光限幅性能的变化

采用时域有限差分法数值求解麦克斯韦-布洛赫方程,研究了当存在静电场时少周期脉冲激光在4,4'-二(二正丁胺基)二苯乙烯(BDBAS)分子介质中的传播过程,得到了分子的动态双光子吸收(TPA)截面并且展示了其光限幅行为. 由于静电场的存在打破了BDBAS分子的对称性,因此激光在传播过程中,其频谱同时出现了偶次谐波和奇次谐波. 随着静电场强度的增加,分子的动态TPA截面增大,同时光限幅效应更为明显.     

C60／PSt复合材料的反饱和吸收与光限幅特性

报道了Ｃ６０／ＰＳｔ（Ｐｏｌｙｓｔｒｅｎｅ）复合材料的制备，测量了材料的线性吸收光谱，研究了不同线性透射率的Ｃ６０／ＰＳｔ材料的反饱和吸收与光限幅特性．     

新型富勒烯衍生物的光限幅研究

应用倍频Ｎｄ∶ＹＡＧ脉冲激光，在波长为５３２ｎｍ、脉冲宽度分别为８ｎｓ和２３ｐｓ的条件下，研究了新型富勒氮烯乙酰氨衍生物（Ｎ－ａｃｅｔａｍｉｄｅ１，２－ｄｉｈｙｄｒｏ－１，２－ａｚａ－ｆｕｌｅｒｅｎｅ［６０］）的反饱和吸收与光限幅特性。实验结果表明，同脉宽为纳秒的激发脉冲相比，富勒烯乙酰氨衍生物对脉宽为皮秒的脉冲限幅效果比较好。     

可溶性高聚物-多壁碳纳米管复合物的吸收光谱和光限幅性能研究

合成了三种可溶性高聚物嫁接的多壁碳纳米管复合物,包括聚乙烯基咔唑-多壁碳纳米管复合物(MWNTs-PVK),聚苯乙烯-多壁碳纳米管复合物(MWNTs-PSt)和聚甲基丙烯酸甲酯-多壁碳纳米管复合物(MWNTs-PMMA)。合成样品的TEM图显示出高聚物成功地包裹在碳纳米管外。样品的氯仿溶液UV-Vis 吸收谱显示,复合物的紫外区与纯的多壁碳纳米管不同,有一些复杂的特征吸收峰,反映了高聚物与碳纳米管共价连接的作用。利用Z扫描技术通过527 nm的纳秒激光脉冲激发研究了这三种复合物的非线性光学性质和光限幅性能。这三种复合物的氯仿溶液的光限幅性能很相似,并且优于纯多壁碳纳米管氯仿悬浮液和C60甲苯溶液。为解释观察到的结果,研究了样品的非线性折射,非线性吸收和非线性散射机制。结果显示,非线性吸收是引起样品光限幅的主要机制。     

光阑对非线性折射光限幅效果影响的理论研究

分析和计算了光阑在两种典型光路系统的光限幅中对限幅效果的影响,包括光阑的大小和位置.两种典型系统分别为理想望远系统和理想聚焦系统.计算模型基于Z扫描理论及其改进公式,限幅机理为非线性折射.对每种情况下光阑的影响进行了定性分析和计算,并取得了相应的理论曲线.研究结果对于光限幅结构中光阑的选取和优化有重要的参考意义.     

Spectroscopic Properties and Three-photon Absorption Induced Optical Limiting of Series of Novel Nonlinear Chromophores

合成了三种新的具有D-π-D型分子结构和延伸共轭长度的非线性生色团,溶剂化显色分析显示由于跃迁时在基态和激发态之间有较大的偶极矩变化从而表现出较强的分子内对称电荷转移的性质.探讨了这些非线性生色团的基于三光子吸收的光限幅效应,在波长为、1064 nm的纳秒脉冲的作用下,呈现较大的三光子吸收系数,相应的生色团分子的三光子吸收截面高达10-74 cm6s2数量级.     

萘酞菁铅化合物的光限幅特性研究

应用调Q倍频ns/ps Nd：YAG脉冲激光,在波长为532nm,脉冲宽度为8ns,重复频率为1Hz的条件下,研究了溶于二甲基亚砜(DMSO)中的萘酞菁铅溶液的反饱和吸收和光限幅特性。实验表明,萘酞菁铅具有良好的光限幅特性,它的有效激发态吸收截面与基态吸收截面的比值约为15．21,大于萘酞菁铜。研究结果表明,萘酞菁铅的光限幅特性优于C60,激发态吸收是其主要的光限幅机理。实验结果证实了重原子效应可以通过增强系际跃迁而使三重态的反饱和吸收增强,从而提高光限幅的能力。     

3,3′-Benzene-1,4-diylbis[1-(substituted)phenylprop-2-en-1-one] derivatives: A new class of materials for third-order nonlinear optical applications

We have investigated the third-order nonlinear optical parameters of Bischalcones embedded in DMF solution and in solid PMMA matrix, by Z-scan technique using nanosecond laser pulse trains at 532 nm. Z-scan results reveal that the Bischalcones exhibits negative nonlinear refractive index as high as 10⁻¹¹ esu. The molecular two-photon absorption cross-section of Bischalcones were of the order 10⁻⁴⁶ cm⁴ s/photon, which is nearly two orders of magnitude larger than that of Rhodamine 6G which is 10⁻⁴⁸ - 10⁻⁵⁰ cm⁴ s/photon. We found that, the two-photon absorption (TPA) is the dominating nonlinear process leading to nonlinear absorption in both the cases in solution and as well as in solid medium. Based on TPA process, the Bischalcones exhibit good optical power limiting of nanosecond laser pulses at the input wavelength. The nonlinear optical parameters found to increase on enhancing the strength of the electron donor groups indicating the dependence and importance of electron donor/acceptor units on third-order nonlinear optical susceptibility χ⁽³⁾.     

单层石墨烯水分子吸附对其光学性质的影响

用MS软件对水分子吸附在单层石墨烯表面进行计算,采用第一性原理中的密度泛函理论。使用广义梯度近似和周期性平面模型,得到不同数量的水分子吸附在石墨烯表面上的吸附能,并且计算了相对应的光学性质。得到的结果是吸附能很小,主要是范德瓦尔斯相互作用。石墨烯具有高疏水性,水分子在石墨烯表面对石墨烯的电子结构几乎没有作用,吸附不同个数的水分子后对石墨烯的光学性质有一定影响,其中吸附单个水分子后变化并不明显,吸附2或3个水分子后吸收率和光电导率略有下降;折射率和消光率下降不明显,说明吸附水对石墨烯的透明度影响不大;介电函数的实数部分变化趋于平缓,虚数部分有明显下降;能量损失增加。     

单层石墨烯水分子吸附对其光学性质的影响

用基于第一性原理中的密度泛函理论MS软件对水分子吸附在单层石墨烯表面进行计算,使用广义梯度近似和周期性平面模型,得到不同数量的水分子吸附在石墨烯表面上的吸附能,并且计算了相对应的光学性质.得到的结果是吸附能很小,主要是范德瓦尔斯相互作用.石墨烯具有高疏水性,水分子在石墨烯表面对石墨烯的电子结构几乎没有作用,吸附不同个数的水分子后对石墨烯的光学性质有一定影响,其中吸附单个水分子后变化并不明显,吸附2或3个水分子后吸收率和光电导率略有下降;折射率和消光率下降不明显,说明吸附水对石墨烯的透明度影响不大;介电函数的实数部分变化趋于平缓,虚数部分有明显下降;能量损失增加.     

氧钝化石墨纳米带电子和光学性质的第一性原理

采用第一性原理方法,研究了氧原子钝化的扶手椅型石墨纳米带的结构、电磁特性和光学性质. 氧原子钝化的石墨纳米带比氢原子钝化稳定,显示出金属性质. 自旋极化计算的能带和态密度研究表明,该纳米带反铁磁态比铁磁态稳定,表现为反铁磁半导体特征. 由于边沿钝化的氧原子的影响,该系统的介电函数有明显的红移,且第一个介电峰主要由最高价带贡献. 介电函数、折射系数、吸收系数及能量损失等的峰值与电子跃迁吸收有关.