GeS-,2-基玻璃及其薄膜的二階非線性光學(xué)性能研究.pdf

1、為了探索具有高性能的二階非線性光學(xué)材料，并進(jìn)一步豐富和發(fā)展有關(guān)非線性光學(xué)方面的理論知識，在查閱大量文獻(xiàn)基礎(chǔ)之上，選取一系列不同GeS2和Ga2S3含量的硫系玻璃，并在其中加入磷、砷和銻三種氮族元素，采用X衍射、紫外—可見光譜、紅外光譜、Raman光譜等測試手段研究了各體系玻璃的結(jié)構(gòu)及其與二階非線性光學(xué)性能的關(guān)系。用熱誘導(dǎo)退極化電流法研究了各體系玻璃分別在電場/溫度場極化、電子束輻射極化后產(chǎn)生二階非線性光學(xué)性能的機理，并計算出了其弛豫時間

2、，通過Maker條紋法測試了玻璃樣品在極化后的二次諧波特性，系統(tǒng)分析了玻璃組成結(jié)構(gòu)、極化性能和二次諧波之間的關(guān)系。 在xGeS2·(1-x)P2S5玻璃中，發(fā)現(xiàn)玻璃內(nèi)部存在較多的多面體單元和結(jié)構(gòu)缺陷可以導(dǎo)致玻璃在電場溫度場極化后具有較大的二階非線性光學(xué)性能。這是由于多面體單元可以作為一種陰離子基團(tuán)，在高溫高電場作用下成為一種特殊的偶極子發(fā)生定向排列，從而破壞了玻璃的中心對稱性和各向同性，導(dǎo)致玻璃中出現(xiàn)二次諧波。 在xGe

3、S2·(1-x)Sb2S3玻璃中，作者發(fā)現(xiàn)由于玻璃內(nèi)部存在大量金屬鍵、錯位鍵、極性共價鍵，這些缺陷可以作為偶極子在極化后發(fā)生重新排列，導(dǎo)致較大二階非線性光學(xué)效應(yīng)的產(chǎn)生。同時由于玻璃在可見光波段透過率較差，導(dǎo)致有反射二次諧波出現(xiàn)。 在(1-x-y)GeS2·xGa2S3·ySb2S3玻璃中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Sb2S3含量較少時，玻璃在可見光波段的透過率良好，電場溫度場極化玻璃后產(chǎn)生明顯的二次諧波；當(dāng)Sb2S3含量較多時，玻璃在可見光波段的透

4、過率較差，產(chǎn)生透射二次諧波和反射二次諧波；當(dāng)Sb2S3含量超過20％時，玻璃中只出現(xiàn)反射二次諧波。 在(1-x)(0.8GeS2·0.2Ga2S3)·xP2S5玻璃中，發(fā)現(xiàn)該玻璃在可見光波段具有良好的透過率，同時電子束輻射極化后玻璃具有穩(wěn)定的二階非線性光學(xué)性能。這是由于吸收電子和二次電子的存在，導(dǎo)致玻璃在電子束輻射極化后具有較大的二階非線性光學(xué)性能。理論分析表明玻璃在可見光波段吸收系數(shù)的差別將導(dǎo)致透射和反射二次諧波的出現(xiàn)。在Ge

5、S2-Ga2S3-X2S3(X=P,As,Sb)體系玻璃中，發(fā)現(xiàn)采用電場/溫度場極化和電子束輻射極化均能使玻璃產(chǎn)生很大的二階非線性光學(xué)性能，這可歸因于結(jié)構(gòu)缺陷的存在以及內(nèi)建電場的產(chǎn)生。玻璃在可見光波段吸收系數(shù)的差異將導(dǎo)致出現(xiàn)不同大小和不同種類的透射和反射二次諧波。 TSDC測試表明，在電場溫度場極化玻璃后，由偶極子取向產(chǎn)生的二階非線性光學(xué)性能的弛豫時間都很短；相反用電子束輻射極化玻璃后，硫系玻璃內(nèi)部較多的結(jié)構(gòu)缺陷可以有效形成吸收