一、GaAs半导体中的三光子吸收(论文文献综述)
薛阳[1](2021)在《基于廉价半导体母体材料理论探寻中间带太阳能电池吸收材料》文中研究指明随着化石燃料燃烧所引起的环境污染和全球能源需求增长的趋势愈发严重,寻找一种新能源来代替传统的化石燃料已经成为全球的焦点。太阳能是一种可再生能源,而太阳能电池由于可以将太阳能直接转化为电能而受到广泛研究。近年来,虽然太阳能电池的发展速度迅猛,但部分太阳能电池仍然面临着高成本、材料中含有有毒元素以及被Shockley-Queisser效率极限所限制等问题。因此,寻找廉价、无毒和高效的太阳能电池吸收材料将给太阳能电池的发展提供新动力。我们研究的中间带太阳能电池,其基本原理是以宽带隙半导体为母体材料,通过其他元素对母体材料进行大浓度的掺杂,使母体材料的带隙中产生一条半满、离散的中间带。通过中间带的引入,实现三光子的吸收,并最终设计出超越单结太阳能电池效率极限的高效太阳能电池。具体研究内容如下:1、通过第一性原理计算,我们分别研究了纯净SnS2和Sb掺杂SnS2的电子结构、光吸收系数以及Sb分别掺杂在SnS2的Sn位(Sb Sn)、S位(Sb S)和填隙位(Sbi)的缺陷形成能。电子结构的计算结果表明,Sb掺杂在Sn位后,在SnS2的带隙中产生了一条半满、离散的中间带,并且中间带来源于Sb-s态和S-p态的反键态。由于中间带的产生,样品的光吸收系数较纯净的SnS2有所提高,且光吸收范围在可见光区域也明显扩大。另外,根据缺陷形成能的计算,Sb掺杂在Sn位比掺杂在S位和填隙位有更小的形成能,说明大浓度的Sb能有效掺杂在Sn位。因此,建议Sb掺杂SnS2作为廉价、无毒的中间带太阳能电池吸收材料。2、通过第一性原理计算,我们分别研究了P掺杂半导体Cu2Si S3的电子结构、光吸收系数以及缺陷形成能等。P掺杂Cu2Si S3的电子结构表明,P掺杂在Si位后有半满、离散的中间带产生,并且中间带来源于S-p态和P-s、P-p态杂化后的反键态。比较计算后的纯净化合物与掺杂样品的光吸收性质,发现由于中间带的产生,掺杂样品的光吸收系数大大提高,并且在可见光区域的吸收范围也有所扩大。同时,通过缺陷形成能的计算,发现P掺杂在Si位的形成能比S位更小,说明大浓度掺杂更容易在Si位实现。因此建议P掺杂Cu2Si S3可以作为廉价、无毒的中间带太阳能电池吸收材料。3、通过第一性原理计算获得的电子结构,我们发现纯净的β-Sr Zr S3具有较小的有效质量,这将有利于载流子的分离。另外,Sb掺杂在Zr位后有半满、离散的中间带产生,并且Sb掺杂后样品的光吸收系数随掺杂浓度的提高大幅增加,并能有效覆盖可见光谱。此外,缺陷形成能的计算表明大浓度的Sb可以有效地掺杂在Zr位而不是Sr位或者S位。因此,建议Sb掺杂β-Sr Zr S3作为理想的廉价、无毒的中间带太阳能电池吸收材料。
赖锦涛[2](2021)在《非线性波导中光频梳产生的研究》文中指出光频梳是频域内几十条甚至几百万条的梳状谱结构,其凭借优异的稳定性和幅值强度,自出现以来,便引起了广泛的关注,在天文学、生物医学、通信等领域都具有重要的应用。光频梳的产生方案主要有以下几种:利用电光调制器产生,利用微腔结构产生,利用高非线性光纤产生,及利用非线性波导结构产生。其中利用非线性波导产生光频梳的方案更符合当下信息智能时代对器件小型化和集成化的要求。该方案是以利用非线性波导获得高相干、倍频程的超连续谱为基础的,因此需要首先研究非线性波导中超连续谱的产生。本文提出了两种基于不同非线性材料的新型波导结构,通过色散调控使其都具有低且平坦的色散特性,这更有利于高相干性、倍频程超连续谱的产生。深入研究了各种因素对超连续谱产生及其相干性的影响,针对所设计的两种波导,分别提出了可靠的高相干、倍频程的中红外超连续谱产生方案,并基于所获得的超连续谱,产生了高质量的光频梳。本文的研究工作及创新成果总结如下:1.以锗作为导波材料,设计了一种T型的波导结构,通过色散调控,得到了色散值低且平坦的全正色散,且在3 μm波长处,其非线性系数高达30.48 W-1·m-1。2.利用所设计的T型锗波导,仿真研究了超连续谱的产生,着重分析了泵浦波长、峰值功率、光脉冲宽度、波导长度及噪声系数对超连续谱产生及相干性的影响。研究结果表明,基于全正色散的T型锗波导,得到了覆盖1.89 μm到9.98 μm的波长范围、超过2.4个倍频程且相干性良好的中红外超连续谱。仿真研究了光频梳的产生,结果表明,基于所获得的超连续谱,在T型锗波导中产生了幅值稳定、间隔相等且达到倍频程的中红外光频梳。3.以铝镓砷作为导波材料,设计了一种反脊型的波导结构,通过色散调控,产生了三个零色散点,分别位于3.74 μm,6.56 μm和8.89 μm波长处,且在3.74 μm到8.89μm的波长范围内,其色散值起伏范围在-8.2 ps/nm/km至14.0 ps/nm/km之内,呈现出色散值低且平坦的色散特性。4.利用所设计的反脊型铝镓砷波导,研究了超连续谱的产生,讨论了泵浦波长、峰值功率、光脉冲宽度及波导长度对超连续谱产生的影响,分析了不同噪声系数对所产生的超连续谱相干性的影响。仿真结果表明:基于该反脊型铝镓砷波导,获得了深入到中红外区域、覆盖2.2 μm至14.5 μm波长范围、超过2.7个倍频程且相干性良好的超连续谱。仿真研究了光频梳的产生,结果表明,基于所获得的超连续谱,在反脊型铝镓砷波导中产生了幅值稳定、间隔相等且达到倍频程的中红外光频梳。本文利用T型锗波导和反脊型铝镓砷波导良好的非线性特性,仿真研究了非线性波导中基于超连续谱的光频梳产生。本文的研究和成果丰富了利用非线性波导产生光频梳的研究及技术。基于超连续谱的光频梳产生对非线性光学、光谱学及计量学等领域的研究和发展具有重要的促进作用。
苗晓娜[3](2021)在《金属卤化物钙钛矿的非线性和超快动力学研究》文中进行了进一步梳理钙钛矿作为新一代半导体,与传统半导体相比,拥有许多优异的特性。具有在可见光范围内(400-800 nm)发光波长可调,载流子扩散长度超过100 nm,强自旋轨道耦合(SOC)和较大的三阶非线性光学系数等性能。基于这些优异的性能,金属卤化铅钙钛矿在自旋电子学方面有很好的应用前景,目前已应用到发光二极管、激光器、太阳能电池、光探测器、场效应管等器件上。本文首先详尽的综述了钙钛矿的结构分类以及钙钛矿的性能和在各个方面的应用;其次,简单介绍了本文中用到的主要实验方法和理论;再次,研究了CH3NH3PbBr3微孔板的非线性光学特性;接着,重点研究了不同成分替代的钙钛矿的荧光寿命和超快动力学;最后,总结了本文的主要内容和展望下一步的研究计划。本文主要研究内容如下:1、在二氧化硅介孔中形成MAPbBr3微纳结构,并利用开孔Z扫描实验研究了该样品的非线性光学性质。结果发现MAPbBr3微纳结构中同时存在两种机制,分别是双光子吸收(2PA)和饱和吸收(SA),并且通过拟合得到双光子吸收系数β=508.53 cm/GW,饱和光强Is=22.53GW/cm2。通过非线性吸收对光强的依赖曲线,发现当光强小于256.85μJ/cm2时,2PA机制占据主导地位,随着光强的继续增加,SA机制抢占主导地位。2、通过稳态荧光(PL)光谱和时间分辨荧光(TRPL)光谱研究了阳离子和卤素阴离子对铅基钙钛矿荧光寿命的影响。首先,通过PL光谱和吸收光谱表征了MAPbBr3、Cs PbBr3和FAPbBr3三种钙钛矿,结果显示它们的PL峰和吸收峰发生斯托克斯位移;其次,通过双指数拟合TRPL光谱,发现三种钙钛矿的荧光寿命差别不大,证明阳离子在杂化钙钛矿中的存在并不是影响荧光寿命的一个主要先决条件。相比阳离子,卤素阴离子的变化是影响钙钛矿材料复合寿命的一个关键因素。3、利用时间分辨法拉第旋转(TRFR)光谱研究了不同阳离子成分替代钙钛矿的磁光效应,其中包括MAPbBr3,FAPbBr3,Cs PbBr3。结果发现与阳离子相比,卤族阴离子对钙钛矿的法拉第旋转角(θF)的影响更大。另外我们还发现它们的自旋弛豫时间均在皮秒量级范围内,自旋寿命随阳离子和/或阴离子摩尔质量的增加而降低,相比于阳离子,阴离子的影响更强。摩尔质量(重原子效应)引起的强SOC可以用来解释不同成分钙钛矿自旋寿命的差异。并且在Br基钙钛矿的自旋弛豫中D’yakonov-Perel(DP)机制占主导,而Elliot-Yafet(EY)机制在I基钙钛矿中主导自旋弛豫。另外,还研究了Pb I2薄膜的磁光效应,发现其最大的克尔旋转角(θk)和椭偏率(εk)分别达到10°/μm和0.023,最短自旋弛豫寿命为1.6 ps,其自旋弛豫机制主要是EY机制。Pb I2材料具有超大的克尔旋转信号和快速的自旋弛豫时间,在磁光隔离器、偏振器件以及超快光开关等自旋电子自旋器件方面有潜在应用。
许学莉[4](2020)在《复杂氧化物的非线性光谱与强磁场下光谱研究》文中指出光学一直以来都是物理学中重要的一部分。随着强磁场技术的不断发展与完善,运用强磁场下的光谱技术发现了材料中许多新的物理现象,也解答了许多物理疑问,比如探究强磁场诱导的绝缘体金属相变的内在机理。除此之外,伴随着激光的飞速发展,非线性光学尤其是二阶非线性光学(SHG)也被广泛的用于探究薄膜和复合材料的表面和界面状态以及材料的晶格,铁电,铁磁结构。尤其是对于一些表面比较脆弱的材料和异质结,二阶非线性光学表现出了很强的优势。本文介绍了强磁场下的光谱和非线性光学两种技术手段在探究材料物性上的应用。主要工作内容如下:首先在绪论部分,我们分别对强磁场下的光谱和非线性光学做了概括介绍。第二节介绍了强磁光实验在国际上的发展及研究现状。第三节介绍了非线性光学尤其是二阶非线性光学的原理,及在材料中的应用。第四节主要介绍了本文的研究动机及研究内容。第二章介绍了我们实验室中搭建的SHG光路系统。第一节主要介绍了 SHG光路系统的搭建以及激光器,光电倍增管,锁相等元件的使用情况。第二节简单介绍了基于此光路系统的Labview数据采集系统,以及适合我们光路的两种运行程序。第三节介绍了基于此光路系统的Matlab数据仿真系统。通过这个仿真系统我们可以模拟出不同样品的SHG极化图。第四节介绍了基于这些测试系统进行的相关合作。比如用显微SHG光路探究二硫属化合物WSe2的结构,表征薄膜材料的铁电相变温度等。第三章主要介绍了用磁光谱的方法研究了具有G型反铁磁结构的双层钌氧化物Ca3(Ru0.91Mn0.09)207(CRMO)单晶。发现CRMO单晶中不仅存在磁场和温度诱导的金属绝缘体转变。而且通过对磁光谱精细特征的分析,发现CRMO中Ru离子的4d轨道在低温下是处于反铁磁/铁轨序(AFM/FO)结构,且在金属绝缘体相变的关键点附近存在相分离。第四章主要介绍了我们利用非线性光学中二次谐波的技术发现了钛/疲劳钛酸锶异质结界面处的极化整流效应。并通过拉曼,介电等测量手段发现这种疲劳的钛酸锶处于原始铁电态与铁电态之间的中间态。我们通过反复施加电压的方法在Ti/SrTiO3/Au异质结的Ti/SrTiO3的界面处引入了适量的氧空位。这些氧空位和其周围的巡游电子组成了“极化子”。我们利用二次谐波的技术测量了不同方向电压下的电极化,验证了这种“极化子”的极化整流效应。另外,通过不同温度,不通电场下的拉曼,介电等测量手段还发现这种疲劳的SrTiO3展现出了预铁电态效应。这些发现不仅为进一步研究钙钛矿氧化物的铁电态提供了途径,而且提出了一种新型的电极化整流装置,可能成为未来电子器件的基础。第五章主要介绍了 MOF材料中的非线性光学效应。MOF由于其骨架型结构等独特的优势使其成为了一个高度可调的平台,在光学、电学、磁性材料、化学传感、催化和生物医学等领域都有着巨大的应用潜力。尤其是在近几年来,表现出优异的非线性光学性质,使其成为最有潜力被利用的固态非线性材料之一。我们也介绍了相关的实验进展,为构建出非线性性能更好的MOF材料,我们设计了一种新的配体结构的MOF-1,并对其进行了光学性能表征。目前该实验还在进行中。第六章是工作总结和展望,强磁光在材料的物性表征中发挥着越来越重要的作用。利用强磁光也发现了很多之前未发现的物理现象,解决了很多物理问题。伴随着强磁场技术的发展,我们也会提高强磁场下光谱技术的测量范围、精度,以期能够更广泛的应用在材料的物性表征中。非线性光学尤其是二阶非线性光学具有对晶体对称性敏感、非接触性、不需加工、操作方便等优点。已经被越来越广泛的被应用到新型材料的物性表征中。但我们对于材料的光学研究还处于初步发展阶段,有一些问题和技术仍需要深入的研究。
郭虓[5](2020)在《基于飞秒激光的SiC非线性光学性质测量和载流子动力学研究》文中研究说明碳化硅(Silicon Carbide,SiC)作为第三代半导体的主要代表,具有宽带隙、高饱和电子迁移率、高热导率等优点,在电子、微机电、光电等领域显示出巨大的应用潜力。然而,由于SiC的高硬度、化学惰性和高脆性,其器件的制备要求采用飞秒激光加工等特殊加工技术。此外,SiC具有良好的非线性光学性质,可以实现光限幅,光学参数放大等功能。以上两个方面都要求对SiC的非线性光学性质和载流子动力学进行系统的研究。本课题利用飞秒激光对SiC的两种典型结晶态6H-SiC和4H-SiC进行了以下研究。1、非线性光学性质的测量。本课题利用光学参数放大器将飞秒激光的波长扩展到400-1100 nm波长范围,进行该范围内的Z扫描实验。本课题针对开孔Z扫描实验数据,对不同波段采用相应的多光子吸收模型进行拟合,得到了半绝缘(semi-insulating,SI)6H-SiC、SI 4H-SiC和N型掺杂(N)6H-SiC在400-1100nm波长范围内的多光子吸收系数随波长的变化趋势,并分析了该结果与样品电子能带结构间的关系。基于闭孔Z扫描实验,本课题发现三种样品的非线性折射类型均为自聚焦,并测得了500-1000 nm波长范围内的非线性折射系数,发现N型掺杂的引入会导致6H-SiC的非线性折射系数增大。2、载流子动力学的时域表征。本课题利用泵浦-探测技术表征了飞秒激光作用下,SiC中载流子的激发过程和随后的载流子弛豫过程。首先,本课题通过多种波长组合的泵浦-探测实验,表征了SI 6H-SiC和SI 4H-SiC中载流子的皮秒量级的弛豫过程,并结合电子能带结构和典型超快过程的特征时间分析对应的物理过程。随后,本课题通过研究泵浦光脉冲能量密度和SI 6H-SiC的瞬态透射率变化信号幅值之间的关系,确定了激发过程中非线性吸收的阶数。此外,本课题发现,由于非简并双光子吸收的作用,泵浦光脉冲与探测光脉冲在时域重合时,SiC对探测光的透射率有可观的变化,利用该现象可以实现基于SiC的超快全光调控。本课题通过泵浦-探测实验,研究了采用820 nm波长的飞秒激光作为泵浦光时,对420-720 nm波长范围内的探测光产生的调控效果,并且研究了该调控效果与泵浦光和探测光的偏振方向夹角的关系。本课题利用宽光谱的飞秒激光对SiC进行了Z扫描实验和泵浦-探测实验,首次在宽谱范围内测量了SiC的非线性光学性质,表征了SiC中激发态载流子的弛豫过程,并探索了飞秒激光对SiC的透射率的超快全光调控现象。
付悦[6](2020)在《微纳光电材料的三阶非线性光学性质及等离子体高次谐波研究》文中研究表明随着激光技术的日益提高,基于非线性光学理论的研究逐渐趋于完善,有关非线性光学材料的研究也引起了科学家越来越多的关注。开发和研究具有更强的非线性光学效应的材料对激光器、光调制器和光开关等光电器件的发展和应用具有重要价值。无论贵金属还是金属化合物都会由于其纳米结构导致的量子尺寸效应而具有与块体材料不同的非线性光学性质,因此金属及金属化合物纳米材料的性质引起了科研人员的浓厚兴趣,对于开发微纳光电器件的重要也日益显现出来。同时金属及金属化合物与强场激光相互作用的非线性光学性质丰富了科学发展的领域。当高强度飞秒激光脉冲与激光烧蚀产生的等离子体相互作用时,由于高阶非线性极化而产生高次谐波现象。在本论文中,我们利用Z扫描技术、泵浦探测技术对贵金属金纳米粒子,硫化银量子点以及有机无机杂化和全无机钙钛矿薄膜三类典型的微纳光电材料的非线性吸收和非线性折射性质依托飞秒,皮秒以及纳秒脉冲激光进行了系统的分析。利用激光烧蚀三类材料产生等离子体诱导高次谐波发射,并对其产生的高次谐波现象和产生机制进行了分析讨论。具体研究工作包括以下几个方面:1.系统研究了粒径尺寸对金纳米粒子三阶非线性光学性质的影响。通过控制还原剂的用量制备出不同尺寸的金纳米粒子悬浮液,并对样品进行了基本表征。随着纳米粒子尺寸的增加,吸收峰出现明显的红移。通过Z扫描技术研究了金纳米粒子溶液粒径与非线性吸收和非线性折射的变化关系。随着入射能量的变化,金纳米粒子在800 nm波段因其产生的反饱和吸收而产生光限幅效应,光限幅阈值为2μJ。这一现象说明金纳米粒子可以在眼睛防护,脉冲整形和主动锁模等方面有很好的应用前景。同时,烧蚀金纳米粒子产生的等离子体羽流的高次谐波发射产生了25阶的强谐波,谐波强度比块体材料在相同实验条件下高五倍,证明金纳米粒子是有效的产生高次谐波的靶材。2.系统研究了小尺寸量子点(QDs)分散液及量子点构成的薄膜的非线性光学特性。我们制备了平均尺寸为4 nm,溶液浓度为0.375 mg ml-1和0.125 mg ml-1的硫化银(Ag2S)QD分散液,研究了在800 nm和400 nm波段,200 ps和60 fs脉冲下的非线性光吸收和非线性光折射特性,同时研究了脉冲宽度对分散液的正负非线性折射系数的影响。Ag2S QD含量较低的分散液在800 nm,60 fs下,入射光能量为0.82.5μJ范围内表现出光限幅效应。研究了Ag2S QD分散液在400 nm,60 fs下的载流子动力学,研究表明,主要的动力学过程为电子-声子和声子-声子相互作用,其对应弛豫时间常数分别为1.7和6.9 ps。3.制备了均匀的80和500 nm Ag2S QD薄膜,并利用开孔及闭孔Z扫描研究了薄膜厚度对非线性光学特性的影响。与Ag2S QD分散液样品相比,Ag2S QD薄膜的非线性光学系数增强了三到六个数量级。在400 nm,30 fs激发下研究了80 nm和500 nm薄膜的瞬态吸收,经拟合计算两种薄膜的衰减时间分别为150和245 fs。在烧蚀Ag2S QD薄膜产生的等离子体中发现了高次谐波生成,阶次达到23阶。通过对QD的等离子体扩散动力学进行分析,优化加热脉冲和驱动脉冲之间的时间延迟,提高了谐波转换效率。4.系统研究了有机无机杂化钙钛矿和全无机钙钛矿(MAPbX3,X=Cl,Br,I)薄膜的非线性光学性质。首先对MAPbI3薄膜进行了基本表征,之后制备了具有倍增效应的光电探测器并对其光电性质进行了表征。利用800 nm,40 fs下的开孔Z扫描发现MAPbCl3和MAPbBr3薄膜的非线性吸收过程主要为双光子吸收,非线性吸收系数β分别为(1.5±0.4)×10-8 cm W-1和(5±1.2)×10-8 cm W-1,而MAPbI3薄膜主要为饱和吸收,饱和吸收强度为8×1011 W cm-2,非线性吸收系数为(5±1.2)×10-7 cm W-1。我们还优化了全无机钙钛矿(CsPbX3)薄膜制备方法,在400 nm,35 fs下对前驱体溶液及薄膜的非线性吸收和非线性折射进行了研究。5.对强激光场驱动下烧蚀有机无机杂化钙钛矿MAPbCl3单晶的等离子体高次谐波进行研究,产生了23阶的高次谐波发射。同时,为更好的理解多原子靶材产生高次谐波的机制,对制备单晶所用的MACl,PbCl2粉末和MACl/PbCl2等量混合粉末分别进行了高次谐波研究。通过调控加热激光和驱动激光脉冲之间的时间延迟,对含有多粒子等离子体产生高次谐波机制进行了分析探讨。
邱鑫[7](2020)在《半导体异质结纳米晶的手性光学和超快光学行为研究》文中研究说明与结构简单的半导体纳米晶(Nanocrystals)相比,核心外延生长一个或多个具有较大带隙的壳,形成的核壳结构半导体异质结,可以消除表面的悬空键并有效减少了由表面缺陷引起的非辐射复合。这类纳米晶不仅具有高量子效率和光热稳定性,还具有较长的荧光寿命,使得其在新型太阳能光伏器件、发光二极管、生物成像、光电探测器和纳米激光等应用中具有非常广阔的应用前景。作为一种新兴的光学活性材料,手性分子修饰的半导体异质结引起了人们的广泛关注。手性半导体异质结具有独特的光学特性,包括手性光学和超快非线性光学行为。手性光学行为,如圆二色谱、圆偏振荧光,在圆偏振发光器件、荧光探针和手性识别等领域具有光明的应用前景。此外,与传统的有机分子相比,基于无机半导体异质结的荧光探针,具有荧光寿命长、多光子吸收强的优点。因此,无机半导体异质结在高分辨荧光成像方面具有光明的应用前景。然而,目前对半导体异质结的手性光学和超快非线性光学行为的研究还很少,严重地限制了其在相关领域的应用。基于此,本论文结合多种光谱技术,即吸收谱、荧光谱、荧光寿命、圆二色谱、圆偏振荧光谱、Z扫描技术、多光子荧光谱和飞秒瞬态吸收谱等,深入研究了半导体异质结的手性光学行为以及超快非线性光学行为。具体的内容包括:(1)研究了半胱氨酸修饰的CdSe/CdS点/棒纳米晶及其掺杂在聚乙烯醇(PVA)膜中的手性光学行为和非线性光学行为。研究表明,纳米晶薄膜的圆二色谱和圆偏振荧光的各向异性因子相比于在水溶液中提高了一个数量级。(2)研究了半胱氨酸分子修饰的CdSe/CdS点/棒纳米晶的超快动力学过程和多光子吸收行为。实验结果表明,纳米晶在第I和第II生物窗口具有非常大的双光子和三光子吸收作用截面。此外,CdSe/CdS点/棒纳米晶薄膜具有巨大的双光子和三光子吸收系数,表明这类材料在非线性手性光子学方面具有重要的应用前景。有趣的是,纳米晶的单重态氧产生效率高达35%。此外,研究了点/棒纳米晶的双光子荧光寿命成像和光动力治疗。这些水溶性CdSe/CdS点/棒纳米晶的优良光学性质表明,它们在非线性生物成像应用中有光明的前景。(3)研究了一类II型ZnSe/CdS/ZnS核/壳/壳纳米晶的线性和非线性光学行为。通过测量纳米晶随温度变化的荧光谱,揭示了它们的激子性质。借助飞秒瞬态吸收光谱观察ZnSe和CdS界面处发生的超快过程,例如将光致电子注入CdS壳和将光致空穴注入ZnSe核以及随后的弛豫过程。最后,使用Z扫描技术确定了它们在不同波长下的多光子吸收截面。ZnSe/CdS/ZnS核/壳/壳纳米晶优良的光学行为表明这类II型异质结在光电子器件和荧光成像等方面具有重要的应用。
易俊[8](2019)在《二维过渡金属碳化物的三阶非线性光学特性及应用研究》文中进行了进一步梳理以石墨烯为代表的二维材料具有独特的二维层状结构,表现出优异的物理、化学等特性,在光通信、光传感、生物医学等众多领域具有重要应用潜力。特别的是,由于二维材料独特的电子结构,伴随入射激光强度的增加,其表现出独特的超宽波段、超快响应等优异特性,已经成为非线性光学和激光技术等领域的研究热点。非线性光学材料在激光物理领域占有非常重要的地位。在非线性光学器件中,寻找高阈值、宽带响应的非线性光学材料一直是其高速发展的重要基础。截至目前,二维材料非线性光学已经取得了很大的进展。相比于传统体材料,二维材料具有独特的电子能带结构和电子输运特性。譬如,石墨烯是最典型的也是被研究最广泛的二维材料,其具有狄拉克锥的能带结构,从而具有可见光到太赫兹波段的超宽带吸收能力。在非线性光学领域,研究人员发现石墨烯具有优异的非线性光学特性,如二次谐波、高次谐波、饱和吸收、反饱和吸收、克尔效应、四波混频、自相位调制等,并将其非线性光学特性应用于激光器、全光开光、全光调制器、波长转换器等非线性光学器件中。伴随不断增长的宽带非线性光学材料应用需求,一种新型零带隙二维层状过渡碳氮化合物(MXene)被广泛报道并应用于电磁屏蔽、生物化学、传感器、光催化等领域。MXene在费米能级具有很大的电子态密度,表现出金属的特性。此外,MXene可以通过调节表面的官能团和元素取代来调控能带带隙,这为MXene在电子和光电子学的现象和应用提供了巨大的空间。相比于其他二维材料,MXene独特的可调谐电子结构使它在非线性光学材料应用的领域具有独特的优势。围绕宽带、超快非线性光学材料的应用需求,本文研究了二维过渡金属碳化物的宽波段三阶非线性光学特性,并开展了其在脉冲激光产生、非线性光学调制器件等方面的应用。主要成果如下:(1)实验研究了Ti3C2Tx的宽波段非线性光学特性,并首次获得了其在紫外至中红外波段的宽带非线性光学参数和变化规律。基于化学刻蚀法,制备了高质量的Ti3C2Tx MXene。通过开孔Z扫描测量系统,研究了Ti3C2Tx MXene从可见光到中红外的非线性吸收特性,结果表明Ti3C2Tx MXene具有宽波段的饱和吸收特性。实验研究了Ti3C2Tx的空间自相位调制效应,获得了MXene在不同激发条件下的非线性折射率和影响规律。使用532 nm连续激光和1060 nm脉冲激光分别研究了Ti3C2Tx MXene的空间自相位调制效应。通过不同的激发光源,研究了Ti3C2Tx MXene的空间自相位调制效应衍射环的形成过程和塌陷。通过研究不同光强激发下的空间自相位调制效应,我们计算得到了Ti3C2Tx MXene在532 nm连续激光下的非线性折射率和三阶极化率分别为7.78?10-1010 m2/W和5.4?10-77 esu,在1060 nm脉冲激光下的非线性折射率和三阶极化率分别为6.13?10-1414 m2/W和3.83?10-1010 esu。(2)首次实验研究了Ti2CTx的宽波段非线性光学响应特性,并获得了其宽波段的非线性光学参数和影响规律。基于化学刻蚀法,制备了高质量的Ti2CTx MXene。通过开孔Z扫描测量系统,研究了Ti2CTx MXene从可见光到中红外波段的非线性吸收特性,结果表明Ti2CTx MXene具有宽波段的饱和吸收特性。通过比较Ti3C2Tx和Ti2CTx MXene在不同波长下的饱和光强,分析了入射波长和材料参数对其非线性光学响应的影响。实验研究了Ti2CTx的空间自相位调制效应,获得了其在不同入射条件激发下的非线性光学参数。在532 nm连续激光激发下,实验获得Ti2CTx MXene的非线性折射率和三阶极化率分别为4.85?10-1010 m2/W和7.24?10-88 esu;在1060 nm脉冲激光激发下,实验获得其非线性折射率和三阶极化率分别为6.78?10-1313 m2/W和1.14?10-10 esu。此外,理论结合实验分析了空间自相位调制过程中衍射环塌陷的物理机制。(3)基于Ti3C2Tx和Ti2CTx的非线性光学特性,实验演示了MXene宽带脉冲激光调制器和全光相位光调制器件功能。基于Ti3C2Tx和Ti2CTx的交叉相位调制效应,使用Ti3C2Tx MXene和Ti2CTx MXene作为非线性媒介,实现了532 nm调制光对633 nm信号光的相位调制,并观察到信号光的空间自相位调制衍射环的变化,得到的调制光对信号光的调制相位分别为12π和18π。基于MXene的宽波段饱和吸收效应,实现了基于Ti3C2Tx和Ti2CTx的宽波段脉冲光纤激光输出。利用Ti3C2Tx MXene的饱和吸收效应,获得1.5?m波段、脉宽968 fs、重复频率8.25 MHz的锁模脉冲输出;获得2.8?m波段、脉宽1.19?s、重复频率为78.2 kHz的调Q脉冲激光输出。首次利用Ti2CTx MXene的饱和吸收效应,实验得到近红外1?m波段、脉冲宽度164.4 ps、重复频率11.2 MHz锁模脉冲;获得1.5?m波段、脉冲宽度5.3 ps、重复频率8.25 MHz的锁模脉冲;获得中红外2.8?m波段、脉冲宽度730.4 ns、重复频率99.47 kHz的调Q脉冲输出。
李珺子[9](2019)在《全无机钙钛矿纳米晶的光物理过程研究》文中提出钙钛矿纳米晶是近年来发展起来的新型光电材料,在发光二极管、太阳能电池、光电探测器和非线性光学器件方面具有广泛的应用前景。然而对其基本的光物理过程,如超快非线性光学和手性光学行为,仍然缺乏深入细致的研究,这严重地限制了其在相关领域的应用。超快非线性光学是瞬态光学的最前沿部分,它是随着超短脉冲激光的出现而顺势发展起来的。超短脉冲激光器的发展与超快非线性光学现象相互促进发展。超快非线性光学材料在激光技术、光通信、全光开关、光信息存储、3D成像等方面极具应用前景。手性光学行为,如圆二色谱、圆偏振荧光,是近年发展起来的新领域,在3D显示、圆偏振激光、分子识别荧光探针及手性光开关等显露出光明的应用前景。因此,深入研究钙钛矿纳米晶在超快非线性光学和手性光学方面的基本光物理过程,对实现其相关应用具有非常重要的意义。基于此,本论文将合成研究一系列具有优良发光效率的全无机钙钛矿纳米晶,并结合广泛的光谱技术(吸收谱、荧光谱、时间分辨光谱、低温荧光谱、瞬态吸收谱、多光子荧光谱、Z扫描技术、圆二色谱和圆偏振荧光谱等),深入研究纳米晶尺寸、组分对其光物理过程的影响。本论文的研究内容包括以下几个部分。(1)利用Z扫描技术系统地研究了蓝光钙钛矿纳米晶CsPbCl3和CsPb(Cl0.53Br0.47)3的超快非线性光学行为。研究结果表明,CsPb(Cl0.53Br0.47)3由于其结构的不对称性和相对不稳定性,具有显着增强的非线性光学行为。更有意思的是,CsPb(Cl0.53Br0.47)3在全光调制的领域内也具有光明的应用前景。(2)研究了材料维度对钙钛矿纳米晶的多光子吸收行为的影响。实验结果表明,相对于其立方形结构,CsPbBr3纳米片的二维量子限制效应可以导致其体积归一化多光子吸收截面增强13个数量级。此外,我们还发现材料的维度对Mn2+掺杂CsPbCl3纳米晶激子耦合效应、多光子吸收以及能量转移行为具有显着的影响。系统地研究了CsPbBr2.7I0.3二维纳米片、CsPbBr2.7I0.3和CsPbI3立方型纳米晶的激子-声子耦合效应和双光子吸收行为。实验结果表明,与立方型纳米晶相比,二维纳米片具有更高的荧光纯度和更高的归一化双光子吸收截面。(3)我们研究了CsPbBr2.7I0.3二维纳米片的本征圆二色谱和圆偏振荧光谱。实验结果表明,由于纳米片丰富的表面缺陷导致的不对称性,导致纳米片具有本征的手性光学行为。此外,利用表面配体置换法,将表面配体油酸分子置换成手性环己二胺分子,成功地制备了具有优异手性光学行为的钙钛矿纳米晶,并对其物理机制进行了详细深入的研究。
梅超[10](2019)在《微纳波导中光脉冲非线性传输特性及其应用研究》文中指出随着科技的迅速发展,光脉冲在越来越多的领域发挥重要作用,如通信领域的密集波分复用系统、军事领域的激光武器、生物医疗领域的细胞成像以及精密加工领域的高能激光等。人们期望可以对脉冲时频域特性进行灵活的处理,以期获得超短脉冲、高能量脉冲、宽带脉冲以及窄线宽脉冲。这些性能各异的脉冲源可用于宽带通信系统、超快显微学和生物学、高能量脉冲激光器、高速信号传输系统、高分辨率相干断层扫描、高相干光频梳、高分辨率分子成像以及全光信号处理。然而,超快超强的光脉冲时频域响应只能在合适的介质中以及大的光强下才能发生。微纳波导(Micro-nano waveguide,MNW)如硅波导、硫系化物波导的出现为解决这一问题提供了契机。由于这些波导微小的尺寸和强烈的三阶非线性效应,可将光电器件的响应时间从纳秒提高到飞秒级别。本文围绕由MNW中的三阶非线性效应引起的脉冲时域压缩和整形、频谱展宽和压缩等展开了深入研究。主要的研究内容和取得的成果如下:1.提出了反常色散区自相似脉冲压缩的方案,在通信波段和中红外波段分别设计了硫系化物-硅槽形锥波导和反锥形硅波导进行皮秒脉冲自相似压缩。在长度为6 cm的硫系化物-硅槽形锥波导中将入射脉宽为1ps的基阶孤子压缩至81.5 fs,实现了 12.3的压缩倍数;在长度为5.1 cm的反锥形硅波导中将入射脉宽为1 ps的脉冲压缩至57.29 fs,压缩倍数为17.46。两个波导的压缩倍数都大大高于已报道的GaInP光子晶体波导和Si光子晶体波导中的脉冲压缩倍数。这些方案的提出解决了脉冲压缩过程中不可避免的基座难题,理论上可实现无基座的脉冲输出。另外,两种波导都利用较低的输入功率和较短的长度即可实现皮秒脉冲的有效压缩,在低功耗、可集成的片上超短脉冲源上有潜在应用。2.提出了正常色散区抛物线脉冲(Parabolic pulse,PP)的产生方法,研究了利用锥形掺氢非晶硅波导分别实现通信波段(1550 nm)和中红外波段(2150 nm)PP的产生。在长度为1 cm的波导中生成了高质量的PP,其在1550 nm波长处的失配系数低至1.19×10-3,在2150 nm波长处的失配系数低至9.17× 10-4。利用正常色散区的自相似理论(Self-similar theory,SST)研究了色散和非线性系数分别变化情况下的PP的产生机制,从理论上分析了用锥形波导产生PP的方法,拓展了SST在非线性光学领域的应用。在此基础上,采用二分法设计出色散和非线性同时变化的锥形硅波导,在长度1 cm的锥形硅波导中产生了失配系数低至1.3 ×10-3的PP,并且分析了输入峰值功率和脉冲宽度对不同长度的锥形硅波导中PP产生的影响。此部分工作可为片上无源PP的产生提供理论指导。3.提出了锥形硅波导中正常色散区PP自相似传输方法。根据SST推导计算了非线性薛定谔方程的自相似条件。将自相似条件分为三种,详细分析了每一种情况的物理机制。根据三种自相似条件设计了三种长度为1 cm的锥形硅波导,并分析研究三种锥形硅波导中PP自相似传输的异同点。PP自相似传输过程中的脉宽和峰值功率变化的数值解与解析解高度吻合,验证了自相似条件的正确性。提出了一种级联的硅波导以实现PP的产生和压缩,将初始脉宽为300 fs的高斯脉冲先转化成PP,然后再压缩至35.6 fs输出,实现了 8.4的压缩倍数。该方案利用PP的正线性啁啾特点,在可集成波导中产生了超短飞秒脉冲,在实现低功耗、小尺寸的片上超短脉冲源上有巨大潜力。4.研究了Ⅲ-V族MNW中红外超宽带、高相干超连续谱的产生,提出了四种不同尺寸和结构的Al0.I8Ga0.82As条形波导来产生超宽带、高相干超连续谱,根据产生的超连续谱的不同以满足不同的需求。分别采用Al0.2Ga0.8As和A1203作为下包层,Al0.1sGa0.82As作为芯层设计不同的宽度和高度的MNW。在设计的波导中实现的最大谱宽可从2μm到18 μm,大于目前硅和硫系化物波导中产生的超连续谱的宽度。通过改变泵浦峰值功率和中心波长,对超连续谱展宽机制和相干特性进行了详细分析,为III-V族可集成的宽带光源的设计提供了指导,在生物医学检测和成像、高精密测量等领域有重要应用。5.提出了利用氮化硅MNW在通信波段进行频谱压缩的方法。在4 cm长的氮化硅条形波导中将初始频谱宽度为6.19 THz的啁啾PP压缩至0.24 THz,压缩倍数高达25.8,产生的脉冲无啁啾且基座低至-15.5 dB。该方案首次在可集成氮化硅波导实现了有效的PP频谱压缩。该方案具有压缩倍数大、脉冲基座低等多方面优势,可用于集成的片上谱压缩器。另外,设计了弯曲的硫系化物条形波导以实现频移孤子谱压缩。当输入峰值功率为25 W时,52.04 nm宽的频谱可被压缩至7.23 nm,压缩倍数达7.2,同时中心波长移动17 nm。当输入脉冲的峰值功率为75 W时,频谱压缩倍数为4.9,频移量高达190 nm。该方案同时实现了大的频谱压缩和孤子自频移,在可调谐激光器和宽带成像系统上有重要应用。然后将该频谱压缩方案用于可集成全光量化系统中,利用量化分辨率与频谱压缩倍数和孤子频移量之间的关系,实现了4 bit的量化分辨率。该方案降低了全光量化系统的复杂性,对实现小型化、低功耗、结构简单的片上全光信号处理系统有重要的意义。本文的研究工作丰富了MNW中光脉冲非线性传输理论,探索了基于三阶非线性效应的脉冲时频域变化机制,设计出不同尺寸和结构的波导以实现脉冲压缩和整形、频谱展宽和压缩,为可集成,低功耗、低成本和高性能的片上光源和光电器件的实现提供了理论指导,在生物医学成像和检测、高速通信和测量等领域有重要的应用价值。
二、GaAs半导体中的三光子吸收(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、GaAs半导体中的三光子吸收(论文提纲范文)
(1)基于廉价半导体母体材料理论探寻中间带太阳能电池吸收材料(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 太阳能电池概述 |
1.1.1 太阳能电池的工作原理 |
1.1.2 太阳能电池的发展 |
1.2 中间带太阳能电池 |
1.2.1 中间带太阳能电池工作原理简介 |
1.2.2 国内外研究现状 |
1.3 本课题的研究意义和主要研究内容 |
第二章 理论计算方法简介 |
2.1 Born-Oppenheimer近似 |
2.2 Hartree-Fock近似 |
2.3 密度泛函理论 |
2.3.1 Hohenberg-Kohn定理 |
2.3.2 Kohn-Sham方程 |
2.3.3 交换关联泛函 |
2.3.4 赝势 |
2.4 材料的性质计算 |
2.4.1 有效质量计算 |
2.4.2 光学性质计算 |
2.5 使用的计算软件及晶体数据库 |
第三章 Sb掺杂SnS_2作为廉价、无毒的中间带太阳能电池吸收材料的理论研究 |
3.1 引言 |
3.2 计算细节 |
3.3 结果和讨论 |
3.3.1 纯净SnS_2的电子结构 |
3.3.2 缺陷形成能和掺杂位置 |
3.3.3 Sb掺杂SnS_2的电子结构 |
3.4 本章总结 |
第四章 P掺杂Cu_2Si S_3作为廉价、无毒的中间带太阳能电池吸收材料的理论研究 |
4.1 引言 |
4.2 计算细节 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 纯净Cu_2Si S_3的电子结构 |
4.3.2 P掺杂Cu_2Si S_3的电子结构计算 |
4.3.3 缺陷形成能和掺杂位置的可行性 |
4.4 本章小结 |
第五章 Sb掺杂钙钛矿β-SrZrS_3作为廉价、无毒的中间带太阳能电池吸收材料的理论研究 |
5.1 引言 |
5.2 计算细节 |
5.3 结果和讨论 |
5.3.1 纯净β-SrZrS_3的电子结构 |
5.3.2 Sb掺杂β-SrZrS_3的电子结构计算 |
5.3.3 两种不同掺杂浓度的样品的光吸收系数 |
5.3.4 缺陷形成能 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 现阶段研究状况及展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的论文情况 |
(2)非线性波导中光频梳产生的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 光频梳产生的研究现状 |
1.3 本论文的研究内容及章节安排 |
第二章 非线性波导中光脉冲的传输特性 |
2.1 非线性波导中光脉冲传输的广义非线性薛定谔方程及其数值解法 |
2.2 色散和非线性对光脉冲传输的影响 |
2.3 本章小结 |
第三章 T型锗波导中基于超连续谱的光频梳产生研究 |
3.1 T型锗波导的设计及其色散调控 |
3.2 T型锗波导的制备 |
3.3 中红外超连续谱的产生及其相干性的分析 |
3.3.1 泵浦波长对超连续谱及其相干性的影响 |
3.3.2 峰值功率对超连续谱及其相干性的影响 |
3.3.3 光脉冲宽度对超连续谱及其相干性的影响 |
3.3.4 波导长度对超连续谱及其相干性的影响 |
3.3.5 噪声系数对超连续谱及其相干性的影响 |
3.4 基于高相干性且倍频程的中红外超连续谱产生光频梳 |
3.4.1 T型锗波导中高相干性且倍频程的中红外超连续谱产生 |
3.4.2 T型锗波导中基于超连续谱的光频梳产生 |
3.5 本章小结 |
第四章 反脊型铝镓砷波导中基于超连续谱的光频梳产生研究 |
4.1 反脊型铝镓砷波导的设计及其色散调控 |
4.2 具有三个零色散点的反脊型铝镓砷波导制备 |
4.3 中红外超连续谱的产生及其影响因素 |
4.3.1 泵浦波长对超连续谱产生的影响 |
4.3.2 峰值功率对超连续谱产生的影响 |
4.3.3 光脉冲宽度对超连续谱产生的影响 |
4.3.4 波导长度对超连续谱产生的影响 |
4.4 中红外超连续谱的相干性及其影响因素 |
4.5 基于高相干性且倍频程的中红外超连续谱产生光频梳 |
4.5.1 反脊型铝镓砷波导中高相干性且倍频程的中红外超连续谱产生 |
4.5.2 反脊型铝镓砷波导中基于超连续谱的光频梳产生 |
4.6 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 本论文的研究工作及成果 |
5.2 不足与改进措施 |
参考文献 |
附录 缩略语 |
致谢 |
作者攻读学位期间内成果目录 |
(3)金属卤化物钙钛矿的非线性和超快动力学研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 钙钛矿的性能及其应用 |
1.2.1 钙钛矿的性能 |
1.2.2 金属卤化物钙钛矿的器件应用 |
1.3 研究的意义及主要内容 |
第二章 实验方法 |
2.1 主要仪器设备 |
2.2 Z扫描技术方法及理论计算 |
2.2.1 非线性吸收 |
2.2.2 Z扫描技术方法 |
2.2.3 Z扫描技术理论计算 |
2.3 时间分辨法拉第(克尔)旋转技术 |
2.4 时间分辨瞬态吸收(反射)光谱实验技术 |
2.5 光致发光光谱的实验技术 |
2.6 本章小结 |
第三章 MAPbBr_3的非线性吸收 |
3.1 本章引论 |
3.2 MAPbBr_3微孔板的样品制备和表征 |
3.3 MAPbBr_3微孔板的Z扫描研究 |
3.4 本章小结 |
第四章 阳离子和卤族元素对铅基钙钛矿荧光寿命的影响 |
4.1 本章引论 |
4.2 不同阳离子钙钛矿的光学表征 |
4.3 不同阳离子钙钛矿的时间分辨荧光光谱研究 |
4.4 不同卤素阴离子钙钛矿的复合寿命研究 |
4.5 本章小结 |
第五章 钙钛矿的超快动力学 |
5.1 本章引论 |
5.2 不同成分钙钛矿的超快动力学的研究 |
5.2.1 不同成分对钙钛矿磁光效应的影响 |
5.2.2 不同卤素阴离子钙钛矿的自旋弛豫机制的研究 |
5.3 基于飞秒激光对PbI_2薄膜瞬态克尔磁光效应研究 |
5.3.1 PbI_2薄膜的制备和基本结构 |
5.3.2 PbI_2薄膜的瞬态吸收光谱 |
5.3.3 PbI_2薄膜的克尔磁光效应研究 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结及展望 |
6.1 本文的主要工作与创新点 |
6.2 下一步要开展的工作 |
参考文献 |
致谢 |
附录 攻读硕士学位期间已发表的论文或完成的学术论文 |
(4)复杂氧化物的非线性光谱与强磁场下光谱研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 强磁场条件下材料光谱测量 |
1.2.1 美国/中国强磁场实验室高场材料光谱测量系统简介 |
1.2.2 强磁场条件下材料光谱研究进展 |
1.3 非线性光学简介 |
1.3.1 非线性光学的起源及发展 |
1.3.2 二阶非线性光学简介 |
1.3.3 SHG技术在材料中的应用 |
1.4 研究动机和研究内容 |
参考文献 |
第二章 二阶非线性光路的搭建 |
2.1 二阶非线性强度测量系统的搭建 |
2.1.1 实验系统总体分析 |
2.1.2 45°反射SHG光路的搭建 |
2.1.3 显微SHG光路的搭建 |
2.1.4 样品腔简介 |
2.2 LABVIEW数据采集系统 |
2.2.1 45°反射/显微SHG采集系统 |
2.2.2 mapping数据采集系统 |
2.3 MATLAB数据仿真系统 |
2.4 实验数据测量 |
2.4.1 基于高温加热平台数据测量 |
2.4.2 加电场的SHG数据测量 |
2.4.3 基于9T的磁场数据测量 |
2.4.4 显微SHG数据测量 |
2.5 本章小结 |
参考文献 |
第三章 Ca_3(Ru_(0.91)Mn_(0.09))_2O_7在强磁场下的光谱研究 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 样品生长 |
3.2.2 强磁场下反射光谱的测量 |
3.2.3 强磁场下的电输运性质测量 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 CRMO随温度变化的输运性质 |
3.3.2 谷α的来源 |
3.3.3 磁场诱导的绝缘体-金属相变 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 钛酸锶基异质结中的极化整流效应和预铁电态 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 样品制备 |
4.2.2 疲劳过程 |
4.2.3 二次谐波光路介绍 |
4.3 结果和讨论 |
4.3.1 疲劳Ti/STO异质结中极化整流效应的形成 |
4.3.2 疲劳Ti/STO中氧空位的确定 |
4.3.3 疲劳STO中的预铁电态 |
4.3.4 Ti/STO/Au中带结构的计算 |
4.3.5 疲劳钛酸锶表面氧空位的浓度估计 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 MOF的非线性光学研究 |
5.1 前言 |
5.2 MOF材料在非线性领域的研究进展 |
5.2.1 MOF材料简介 |
5.2.2 MOF材料的非线性光学研究 |
5.3 实验部分 |
5.3.1 MOF材料的设计与制备 |
5.3.2 MOF材料的非线性光学研究 |
5.4 小结 |
参考文献 |
第六章 全文总结与展望 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(5)基于飞秒激光的SiC非线性光学性质测量和载流子动力学研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 SiC简介 |
1.3 SiC的非线性光学性质的相关研究 |
1.4 SiC的载流子动力学的相关研究 |
1.5 研究目标 |
1.6 论文结构 |
第2章 实验方法及原理 |
2.1 引言 |
2.2 Z扫描方法简介 |
2.2.1 Z扫描实验系统 |
2.2.2 用于非线性吸收系数测量的理论模型 |
2.2.3 用于非线性折射系数测量的理论模型 |
2.3 泵浦-探测实验 |
2.4 本章小结 |
第3章 SiC的非线性光学性质研究 |
3.1 引言 |
3.2 SiC的线性吸收 |
3.3 SiC的非线性吸收 |
3.4 SiC的非线性折射 |
3.5 本章小结 |
第4章 SiC的载流子动力学 |
4.1 引言 |
4.2 SiC载流子动力学过程 |
4.3 变波长的泵浦-探测实验信号 |
4.4 变激光能量的泵浦-探测实验信号 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于SiC的超快全光调控 |
5.1 引言 |
5.2 SiC的全光调控过程分析 |
5.3 SiC的全光调控效果的波长依赖性 |
5.4 SiC的全光调控效果的偏振依赖性 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
(6)微纳光电材料的三阶非线性光学性质及等离子体高次谐波研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 非线性光学原理 |
1.2.1 非线性吸收 |
1.2.2 非线性光折射 |
1.2.3 光限幅作用机理 |
1.3 微纳光电材料特性及其光学非线性研究进展 |
1.3.1 金纳米粒子 |
1.3.2 硫化银半导体量子点 |
1.3.3 卤化金属钙钛矿 |
1.4 高次谐波产生的原理及研究进展 |
1.4.1 三步模型 |
1.4.2 高次谐波的研究进展 |
1.5 本论文的研究意义及主要工作 |
1.5.1 本论文的研究意义 |
1.5.2 本论文的主要工作 |
第2章 非线性光学特性测量技术及实验系统 |
2.1 引言 |
2.2 Z扫描实验技术 |
2.2.1 Z扫描实验装置 |
2.2.2 Z扫描方法测试非线性吸收率 |
2.2.3 Z扫描方法测试非线性折射率 |
2.3 泵浦探测实验简介 |
2.4 光限幅实验简介 |
2.5 激光等离子体相互作用产生高次谐波的实验装置 |
2.6 本章小结 |
第3章 金纳米粒子尺寸效应的非线性光学性质及等离子体高次谐波 |
3.1 引言 |
3.2 金纳米粒子的制备及基本特性表征 |
3.2.1 金纳米粒子的制备 |
3.2.2 金纳米粒子的基本特征表征 |
3.3 尺寸对金纳米粒子非线性光学的影响 |
3.3.1 非线性吸收研究 |
3.3.2 非线性折射研究 |
3.4 金纳米粒子的光学限制作用 |
3.5 金纳米粒子薄膜的载流子超快动力学研究 |
3.6 金纳米粒子的等离子体高次谐波研究 |
3.7 本章小结 |
第4章 硫化银量子点的非线性光学性质及等离子体高次谐波 |
4.1 引言 |
4.2 材料制备与表征 |
4.2.1 样品制备 |
4.2.2 基本表征 |
4.3 Ag_2S QD超快动力和光学非线性 |
4.3.1 Ag_2S QD分散液光学非线性 |
4.3.2 Ag_2S QD薄膜光学非线性 |
4.3.3 超快动力学及光限幅 |
4.4 Ag_2S QD薄膜的高次谐波 |
4.5 本章小结 |
第5章 卤化钙钛矿薄膜的光学非线性性质和等离子体高次谐波 |
5.1 引言 |
5.2 有机无机杂化卤化钙钛矿薄膜的制备,表征及电学性质 |
5.2.1 有机无机杂化钙钛矿薄膜的制备 |
5.2.2 基本表征 |
5.2.3 有机无机钙钛矿探测器的制备 |
5.2.4 钙钛矿光电探测器的性能表征 |
5.3 全无机钙钛矿薄膜的制备及基本表征 |
5.3.1 全无机钙钛矿薄膜的制备 |
5.3.2 基本表征 |
5.4 钙钛矿的光学非线性 |
5.4.1 有机-无机杂化钙钛矿的光学非线性 |
5.4.2 全无机钙钛矿的光学非线性 |
5.5 MAPbCl_3 单晶的高次谐波 |
5.6 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 本论文的总结 |
6.2 本论文的创新点 |
6.3 未来工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(7)半导体异质结纳米晶的手性光学和超快光学行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 发光半导体研究背景 |
1.1.1 半导体纳米晶 |
1.1.2 核壳型半导体纳米晶 |
1.2 非线性光学 |
1.2.1 非线性光学概述 |
1.2.2 非线性光学的研究内容 |
1.2.3 非线性光学的应用 |
1.3 半导体光学 |
1.3.1 半导体激子动力学过程的概述 |
1.3.2 核壳型半导体的动力学过程 |
1.4 手性光学 |
1.4.1 手性光学概述 |
1.4.2 手性光学材料 |
1.4.3 手性半导体纳米晶的优点与现状 |
1.5 本文的研究内容 |
第二章 实验技术以及理论方法 |
2.1 稳态光谱表征手段 |
2.1.1 紫外-可见吸收谱和圆二色谱 |
2.1.2 荧光谱和圆偏振光谱 |
2.2 时间分辨光谱表征手段 |
2.2.1 瞬态吸收光谱(Transient Absorption Spectrum,TAS) |
2.2.2 荧光寿命(Fluorescence lifetime) |
2.3 多光子吸收的表征手段 |
2.3.1 Z扫描技术 |
2.3.2 多光子诱导荧光 |
第三章 CdSe/CdS异质结纳米晶的手性光学行为研究 |
3.1 手性核壳型异质结纳米晶的合成与表征 |
3.1.1 手性CdSe/CdS异质结纳米晶的合成 |
3.1.2 手性CdSe/CdS异质结纳米晶的线性光学表征 |
3.1.3 手性CdSe/CdS异质结纳米晶的DFT计算 |
3.2 CdSe/CdS异质结纳米晶薄膜的手性光学行为 |
3.3 结论 |
第四章 手性CdSe/CdS点/棒异质结的超快光学及其应用 |
4.1 手性异质结纳米晶的光谱学表征 |
4.1.1 CdSe/CdS点/棒异质结纳米晶的稳态光谱特性 |
4.1.2 CdSe/CdS点/棒异质结纳米晶的瞬态吸收光谱 |
4.1.3 CdSe/CdS点/棒异质结纳米晶的多光子吸收特性 |
4.1.4 手性CdSe/CdS异质结纳米晶薄膜的非线性光学表征 |
4.2 手性异质结纳米晶在生物医学上的应用 |
4.2.1 手性CdSe/CdS点/棒异质结纳米晶的细胞毒性 |
4.2.2 手性CdSe/CdS点/棒异质结纳米晶的双光子荧光寿命成像 |
4.2.3 手性CdSe/CdS点/棒异质结纳米晶的单线态氧产生 |
4.2.4 手性CdSe/CdS点/棒异质结纳米晶的双光子激发光动力治疗 |
4.3 结论 |
第五章 ZnSe/CdS/ZnS核/壳/壳II型纳米晶的超快光学行为 |
5.1 ZnSe/CdS/ZnS核/壳/壳II型纳米晶的合成与表征 |
5.1.1 ZnSe/CdS/ZnS核/壳/壳II型纳米晶的合成 |
5.1.2 ZnSe/CdS/ZnS核/壳/壳II型纳米晶的线性光学表征 |
5.1.3 ZnSe/CdS/ZnS核/壳/壳II型纳米晶的非线性光学表征 |
5.2 结论 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 未来工作展望 |
参考文献 |
指导教师对研究生学位论文的学术评语 |
答辩委员会决议书 |
致谢 |
硕士研究生阶段发表的学术论文 |
硕士研究生阶段获奖情况 |
(8)二维过渡金属碳化物的三阶非线性光学特性及应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景与研究意义 |
1.2 MXene及其研究进展 |
1.2.1 MXene的合成 |
1.2.2 Ti_3C_2T_x MXene的研究进展 |
1.2.3 Ti_2CT_x MXene的研究进展 |
1.3 三阶非线性光学理论 |
1.3.1 非线性吸收 |
1.3.2 非线性折射 |
1.4 本论文的研究工作及结构安排 |
第2章 三阶非线性光学特性测量方法及应用 |
2.1 Z扫描方法 |
2.1.1 开孔Z扫描 |
2.1.2 闭孔Z扫描 |
2.1.3 Z扫描结果分析 |
2.1.4 Z扫描测量系统的搭建和定标 |
2.2 基于空间自相位调制效应测量方法 |
2.2.1 空间自相位调制原理 |
2.2.2 空间自相位调制理论模型 |
2.2.3 空间自相位调制效应数值计算 |
2.3 基于可饱和吸收体的脉冲激光产生技术 |
2.4 本章小结 |
第3章 Ti_3C_2T_x MXene的宽带三阶非线性光学特性研究 |
3.1 Ti_3C_2T_x MXene的制备及表征 |
3.2 Ti_3C_2T_x MXene的宽带非线性吸收特性研究 |
3.2.1 Ti_3C_2T_x MXene在400 nm波长处的非线性吸收特性研究 |
3.2.2 Ti_3C_2T_x MXene在800 nm波长处的非线性吸收特性研究 |
3.2.3 Ti_3C_2T_x MXene在1060 nm波长处的非线性吸收特性研究 |
3.2.4 Ti_3C_2T_x MXene在1560 nm波长处的非线性吸收特性研究 |
3.2.5 Ti_3C_2T_x MXene在1930 nm波长处的非线性吸收特性研究 |
3.3 Ti_3C_2T_x MXene的宽波段空间自相位调制效应研究 |
3.3.1 Ti_3C_2T_x MXene在1060 nm脉冲激光下的空间自相位调制效应 |
3.3.2 Ti_3C_2T_x MXene在532 nm连续激光下的空间自相位调制效应 |
3.4 本章小结 |
第4章 Ti_2CT_x MXene的宽带三阶非线性光学特性研究 |
4.1 Ti_2CT_x MXene的制备及表征 |
4.2 Ti_2CT_x MXene的宽波段非线性吸收特性研究 |
4.2.1 Ti_2CT_x MXene在800 nm波段的非线性吸收特性研究 |
4.2.2 Ti_2CT_x MXene在1060 nm波段的非线性吸收特性研究 |
4.2.3 Ti_2CT_x MXene在1560 nm波段的非线性吸收特性研究 |
4.2.4 Ti_2CT_x MXene在1930 nm波段的非线性吸收特性研究 |
4.3 Ti_2CT_x MXene的宽波段空间自相位调制效应研究 |
4.3.1 Ti_2CT_x MXene在1060 nm脉冲激光下的空间自相位调制效应 |
4.3.2 Ti_2CT_x MXene在532 nm连续激光下的空间自相位调制效应 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于MXene的非线性光学应用 |
5.1 基于Ti_3C_2T_x MXene可饱和吸收体的光纤激光器研究 |
5.1.1 基于Ti_3C_2T_x MXene可饱和吸收体的掺铒锁模光纤激光器研究 |
5.1.2 基于Ti_3C_2T_x MXene可饱和吸收体的被动调Q掺铒ZBLAN光纤激光器研究 |
5.2 基于Ti_2CT_x MXene可饱和吸收体的光纤激光器研究 |
5.2.1 基于Ti_2CT_x MXene可饱和吸收体的掺镱锁模光纤激光器研究 |
5.2.2 基于Ti_2CT_x MXene可饱和吸收体的掺铒锁模光纤激光器研究 |
5.2.3 基于Ti_2CT_x MXene可饱和吸收体的被动调Q掺铒ZBLAN光纤激光器研究 |
5.3 基于MXene空间交叉相位调制的全光相位调制器研究 |
5.3.1 基于Ti_3C_2T_x MXene的全光相位调制器 |
5.3.2 基于Ti_2CT_x MXene的全光相位调制器 |
5.4 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A 攻读博士学位期间已发表论文 |
附录 B 攻读博士学位期间参与的相关课题 |
(9)全无机钙钛矿纳米晶的光物理过程研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 超快非线性光学的研究背景 |
1.1.1 超快非线性光学概述 |
1.1.2 超快非线性光学的研究内容 |
1.2 半导体光学简介 |
1.2.1 半导体内的激子动力学过程 |
1.2.2 半导体纳米晶的光学特性 |
1.2.3 全无机钙钛矿纳米晶的特性 |
1.3 本文的研究内容 |
第2章 实验技术以及理论方法 |
2.1 稳态光谱表征手段 |
2.1.1 紫外-可见吸收谱和圆二色谱 |
2.1.2 光致荧光谱和圆偏振荧光谱 |
2.2 超快非线性光学行为表征手段 |
2.2.1 飞秒瞬态吸收谱 |
2.2.2 Z扫描技术 |
第3章 蓝光钙钛矿纳米晶的超快非线性光学行为研究 |
3.1 材料合成和形貌、线性光学表征 |
3.2 超快非线性光学表征 |
第4章 钙钛矿二维纳米片的超快非线性光学行为研究 |
4.1 CsPbBr_3二维纳米片的多光子吸收行为研究 |
4.2 CsPbBrxI_(3-x)二维纳米片的多光子吸收行为研究 |
4.3 Mn~(2+)掺杂二维钙钛矿纳米片的超快非线性光学研究 |
第5章 钙钛矿纳米晶的手性光学行为研究 |
5.1 CsPbBr_(2.7)I_(0.3)二维纳米片的本征手性光学行为研究 |
5.2 钙钛矿手性纳米晶的制备与手性光学行为研究 |
第6章 总结与展望 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 未来工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
硕士研究生阶段发表的学术论文 |
硕士研究生阶段获奖情况及主持的项目 |
(10)微纳波导中光脉冲非线性传输特性及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 微纳波导中光脉冲非线性传输研究现状 |
1.2.1 微纳波导中非线性脉冲压缩 |
1.2.2 微纳波导中抛物线脉冲的产生 |
1.2.3 微纳波导中中红外超连续谱的产生 |
1.2.4 微纳波导中的频谱压缩 |
1.3 微纳波导中光脉冲非线性传输研究存在的几个问题 |
1.4 论文结构安排 |
参考文献 |
第二章 微纳波导中光脉冲非线性传输理论 |
2.1 光脉冲非线性传输理论基础 |
2.1.1 光脉冲在微纳玻璃波导中传输的非线性机制 |
2.1.2 光脉冲在微纳硅波导中传输的非线性机制 |
2.2 非线性薛定谔方程的数值解法 |
2.2.1 分步傅里叶法 |
2.2.2 有限元法 |
2.2.3 半解析矩量法 |
2.2.4 半解析变分法 |
2.3 非线性薛定谔方程的自相似解 |
2.3.1 反常色散区非线性薛定谔方程的自相似解 |
2.3.2 正常色散区非线性薛定谔方程的自相似解 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 微纳波导中自相似脉冲压缩 |
3.1 硫系化物-硅槽型锥波导中自相似脉冲压缩 |
3.1.1 自相似压缩理论基础 |
3.1.1.1 基阶孤子自相似压缩 |
3.1.1.2 二阶孤子呼吸对压缩 |
3.1.2 三硫化二砷槽型锥波导设计 |
3.1.3 自相似脉冲压缩仿真分析 |
3.1.3.1 基阶孤子自相似压缩仿真分析 |
3.1.3.2 二阶孤子呼吸对压缩仿真分析 |
3.2 反锥形硅波导中红外脉冲自相似压缩 |
3.2.1 反锥形硅波导设计 |
3.2.2 中红外自相似脉冲压缩仿真分析 |
3.3 本章小结 |
参考文献 |
第四章 锥形硅波导中抛物线脉冲产生、自相似传输和压缩研究 |
4.1 锥形掺氢非晶硅波导中抛物线脉冲产生 |
4.1.1 掺氢非晶硅波导中抛物线脉冲产生理论 |
4.1.1.1 非线性系数渐增波导中的自相似理论 |
4.1.1.2 色散渐减波导中的自相似理论 |
4.1.1.3 掺氢非晶硅波导中脉冲非线性传输理论 |
4.1.2 掺氢非晶硅波导设计 |
4.1.3 抛物线脉冲产生的仿真分析 |
4.2 色散和非线性系数同时变化的硅波导中抛物线脉冲的产生 |
4.2.1 自相似条件推导 |
4.2.2 满足自相似条件的硅波导设计 |
4.2.3 产生的脉冲结果和分析 |
4.3 锥形硅波导中抛物线脉冲自相似传输和压缩 |
4.3.1 抛物线脉冲自相似传输理论模型 |
4.3.1.1 变非线性系数和不变色散的情况 |
4.3.1.2 不变非线性系数和变色散的情况 |
4.3.1.3 变非线性系数和变色散的情况 |
4.3.2 自相似传输和压缩的硅波导设计 |
4.3.2.1 单段硅波导设计 |
4.3.2.2 级联硅波导设计 |
4.3.3 抛物线脉冲自相似传输和压缩仿真分析 |
4.3.3.1 自相似条件的数值验证 |
4.3.3.2 级联硅波导中抛物线脉冲压缩的仿真分析 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 铝镓砷波导中红外超连续谱产生 |
5.1 铝镓砷波导中超连续谱产生及相干性理论模型 |
5.2 铝镓砷波导设计 |
5.3 超连续谱产生的仿真分析 |
5.3.1 铝镓砷波导中超连续谱的产生 |
5.3.2 铝镓砷波导中超连续谱的相干性分析 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 微纳波导中频谱压缩及应用 |
6.1 氮化硅波导中抛物线脉冲的频谱压缩 |
6.1.1 抛物线脉冲在氮化硅波导中频谱压缩理论模型 |
6.1.2 氮化硅波导设计 |
6.1.3 频谱压缩仿真分析 |
6.2 频移孤子的频谱压缩及其在全光量化上的应用 |
6.2.1 脉冲在硫系化物波导中非线性传输理论模型 |
6.2.1.1 孤子自频移效应和频谱压缩机理 |
6.2.1.2 硫系化物非线性折射率的色散特性及其拉曼谱 |
6.2.2 硫系化物波导设计 |
6.2.3 频移孤子频谱压缩仿真分析 |
6.2.4 频移孤子的频谱压缩在全光量化上的应用 |
6.2.4.1 全光量化基本原理 |
6.2.4.2 全光量化仿真分析 |
6.3 波导尺寸容差分析 |
6.4 本章小结 |
参考文献 |
第七章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 不足之处及改进措施 |
7.3 展望 |
参考文献 |
附录 缩略语 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表的学术论文目录 |
四、GaAs半导体中的三光子吸收(论文参考文献)
- [1]基于廉价半导体母体材料理论探寻中间带太阳能电池吸收材料[D]. 薛阳. 广西大学, 2021
- [2]非线性波导中光频梳产生的研究[D]. 赖锦涛. 北京邮电大学, 2021(01)
- [3]金属卤化物钙钛矿的非线性和超快动力学研究[D]. 苗晓娜. 山东师范大学, 2021(12)
- [4]复杂氧化物的非线性光谱与强磁场下光谱研究[D]. 许学莉. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [5]基于飞秒激光的SiC非线性光学性质测量和载流子动力学研究[D]. 郭虓. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [6]微纳光电材料的三阶非线性光学性质及等离子体高次谐波研究[D]. 付悦. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(08)
- [7]半导体异质结纳米晶的手性光学和超快光学行为研究[D]. 邱鑫. 深圳大学, 2020(10)
- [8]二维过渡金属碳化物的三阶非线性光学特性及应用研究[D]. 易俊. 湖南大学, 2019(01)
- [9]全无机钙钛矿纳米晶的光物理过程研究[D]. 李珺子. 深圳大学, 2019(09)
- [10]微纳波导中光脉冲非线性传输特性及其应用研究[D]. 梅超. 北京邮电大学, 2019(08)