ZnSe和ZnS雙光子吸收誘導(dǎo)自由載流子吸收的光學(xué)非線性研究.pdf

1、隨著第一臺激光器的問世，強光光源應(yīng)運而生，光學(xué)實驗也隨之從線性光學(xué)拓展到非線性光學(xué)。由于半導(dǎo)體材料在光計算、光通訊與光存儲方面具有廣闊應(yīng)用前景，因此深入研究半導(dǎo)體材料的光學(xué)非線性性質(zhì)尤為重要。本論文以Ⅵ族Zn類半導(dǎo)體為研究對象，基于Z-scan技術(shù)在寬波段范圍內(nèi)對此類半導(dǎo)體材料的光學(xué)非線性特性進(jìn)行了系統(tǒng)的探究。
　　基于耦合波理論與半導(dǎo)體導(dǎo)價帶理論，在理論上探索了半導(dǎo)體中雙光子吸收誘導(dǎo)的自由載流子吸收。在寬波段范圍內(nèi)，進(jìn)一步分析了

2、雙光子吸收系數(shù)和三階非線性折射率與激發(fā)波長之間的變化規(guī)律。此外，在特定波長處，通過數(shù)值模擬比較了不同帶隙寬度半導(dǎo)體的雙光子吸收系數(shù)和三階非線性折射率。最后，理論上推導(dǎo)了雙光子吸收誘導(dǎo)的自由載流子吸收過程，并定性闡明了兩者之間的關(guān)系。
　　在理論方面，利用慢變振幅近似，根據(jù)光束傳播方程與載流子速率方程，理論上推導(dǎo)了半導(dǎo)體在穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)條件下的場分布解析解，并在此基礎(chǔ)上分析了雙光子吸收與自由載流子吸收之間的競爭關(guān)系。最后，在可見光波段內(nèi)

3、對ZnSe、ZnS多晶的兩種吸收的競爭過程進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。通過數(shù)值模擬研究了雙光子吸收和自由載流子吸收的能量與入射能量之間的關(guān)系，得到兩種吸收機制分別占主導(dǎo)地位時的閾值能量。
　　在實驗方面，基于Z-scan技術(shù)在不同波長不同能量下對ZnSe、ZnS多晶的光學(xué)非線性進(jìn)行了測量，結(jié)合數(shù)值擬合得到了有效雙光子吸收和有效三階非線性折射系數(shù)。在納秒條件下研究了在同一波長下，開孔谷值、閉孔峰谷值隨能量的變化規(guī)律，主要分析了此時雙光子吸收與