單晶BBO微納米線的制備及光學(xué)特性研究.pdf

1、光學(xué)微納米線作為微納光子回路和器件的一維構(gòu)成單元，在光調(diào)制、波長轉(zhuǎn)換、近場成像等應(yīng)用方面已經(jīng)引起了人們的高度重視。目前，對無襯底支撐的一維自由微納材料的研究主要集中在微納光纖、半導(dǎo)體和金屬納米線上，同時(shí)，對具有高非線性效應(yīng)的一維納米材料的制備和性能表征也正在成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一。
　　 無機(jī)非線性光學(xué)晶體β-BaB2O4(BBO)，由于其高光學(xué)非線性以及高損傷閾值，是目前使用最廣泛的宏觀非線性光學(xué)材料之一，但是至今還沒有被制備

2、成具有光學(xué)質(zhì)量的微納米線波導(dǎo)的形式。
　　 本論文工作在目前BBO微納材料研究的基礎(chǔ)上，采用溶膠凝膠法和水熱法成功制備了光學(xué)質(zhì)量的BBO微納米線，并對其光學(xué)特性進(jìn)行了較為系統(tǒng)和詳細(xì)的表征。
　　 論文第一部分（第二章）以氯化鋇、氫氧化鈉和硼酸為原料，采用輔助后續(xù)熱處理的無機(jī)水熱法成功制備了BBO微納米線。對水熱反應(yīng)反應(yīng)物的濃度、反應(yīng)時(shí)間以及反應(yīng)溫度進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)，并對不同襯底對熱處理的影響進(jìn)行了對比。XRD、SEM和HR

3、TEM測試表明，所制備的BBO微納米線截面為三角形，直徑在50nm至2μm之間，長度可達(dá)數(shù)百微米，得到的微納米線為單晶，直徑均勻，表面質(zhì)量良好。
　　 論文第二部分（第三章）對生長的BBO微納米線的線性導(dǎo)波特性進(jìn)行了研究，測試了其對不同波長光的傳輸損耗，實(shí)驗(yàn)測量得到的傳輸損耗分別為0.30dB/μm（532 nm波長）和0.21 dB/μm（671 nm波長），表明所研制的BBO微納米線具有光學(xué)導(dǎo)波能力。
　　 論文第三

4、部分（第四章）對BBO微納米線的二次諧波產(chǎn)生(SHG)等非線性效應(yīng)進(jìn)行了研究。在1064nm波長皮秒激光脈沖的激發(fā)下，在532nm波長處觀察到明顯的SHG信號?；趯?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行的分析計(jì)算表明，BBO微納米線的SHG轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)到8.4％，明顯高于塊狀晶體材料。我們的研究結(jié)果表明，采用溶膠凝膠法和水熱法可以制備光學(xué)質(zhì)量的單晶BBO微納米線，通過導(dǎo)波激發(fā)，BBO微納米線作為非線性光波導(dǎo)可產(chǎn)生明顯高于塊狀晶體材料的SHG轉(zhuǎn)換效率。通過進(jìn)一