局域場(chǎng)增強(qiáng)的納米金屬?gòu)?fù)合結(jié)構(gòu)三階非線性光學(xué)性質(zhì)及全光調(diào)制特性.pdf

1、探索性能優(yōu)良的三階非線性光學(xué)材料、新型結(jié)構(gòu)以及三階非線性光學(xué)性質(zhì)的研究一直是非?；钴S的前沿課題。光與納米金屬?gòu)?fù)合結(jié)構(gòu)相互作用產(chǎn)生的新現(xiàn)象和實(shí)現(xiàn)的新功能，在微納傳感探測(cè)、納米光子器件及其集成等納米光子學(xué)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。本論文的研究工作是以發(fā)展非線性表面等離子體光子器件為目標(biāo)，基于近場(chǎng)光學(xué)和非線性光學(xué)，采用有效介質(zhì)理論、退耦近似等理論研究了納米金屬?gòu)?fù)合結(jié)構(gòu)中新穎的光學(xué)現(xiàn)象，利用納米金屬?gòu)?fù)合結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了光學(xué)非線性效應(yīng)，進(jìn)行了ATR結(jié)構(gòu)的

2、全光調(diào)制研究。 本論文的研究工作和成果如下： 1.利用離散偶極子近似方法研究了不同形狀納米金屬顆粒的光學(xué)性質(zhì)；分析了不同尺寸、不同長(zhǎng)徑比、不同周?chē)橘|(zhì)環(huán)境等因素對(duì)球形銀顆粒和金納米棒消失譜(散射譜+吸收譜)的影響，給出了近場(chǎng)區(qū)域的場(chǎng)分布圖；從單個(gè)顆粒拓展到多個(gè)顆粒體系，利用耦合偶極子方法初步分析了多個(gè)金屬顆粒之間的相互作用，為實(shí)驗(yàn)工作提供了良好的理論依據(jù)。 2.利用退耦近似方法，研究不同體積分?jǐn)?shù)尤其是體積分?jǐn)?shù)高的

3、納米金屬球形顆粒復(fù)合介質(zhì)膜中的線性光學(xué)性質(zhì)和有效非線性光學(xué)性質(zhì)；結(jié)合譜表示法和Maxwell-Garnett理論分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)納米金屬顆粒復(fù)合介質(zhì)光學(xué)雙穩(wěn)特性的影響；結(jié)合模場(chǎng)理論和數(shù)值方法分析了在激發(fā)表面等離子體的情況下納米金屬-非線性介質(zhì)多層膜結(jié)構(gòu)的光學(xué)非線性增強(qiáng)特性，為實(shí)現(xiàn)光學(xué)雙穩(wěn)、光開(kāi)關(guān)等全光器件奠定了良好的理論基礎(chǔ)。 3.通過(guò)引入可逆加成-裂解鏈轉(zhuǎn)移法與納米粒子原位還原的方法，制備了具有高濃度、分散均勻的納米銀顆粒

4、復(fù)合聚合物材料；利用Z掃描方法研究了不同銀顆粒濃度、不同復(fù)合體系等因素對(duì)納米銀溶膠、摻雜納米銀顆粒的AZO/PMMA薄膜和摻雜納米銀顆粒的R6G/PMMA薄膜的三階非線性光學(xué)性質(zhì)的影響：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明納米銀顆粒的加入可以有效調(diào)節(jié)納米金屬?gòu)?fù)合材料的線性和非線性光學(xué)性質(zhì)，在新型光子器件設(shè)計(jì)應(yīng)用方面具有廣闊的前景。 4.研究了基于衰減全內(nèi)反射(ATR)結(jié)構(gòu)的偶氮聚合物全光調(diào)制實(shí)驗(yàn)，與傳統(tǒng)偶氮聚合物光致雙折射效應(yīng)的全光調(diào)制實(shí)驗(yàn)相比，具有調(diào)

5、制時(shí)間快、調(diào)制幅度大和調(diào)制對(duì)比度高等優(yōu)點(diǎn)；提出了一種基于表面等離子體局域增強(qiáng)的高靈敏的全光調(diào)制方案，對(duì)發(fā)展設(shè)計(jì)基于表面等離子體的新型全光調(diào)制元件具有很好的指導(dǎo)意義。 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括： 1.利用離散偶極子近似方法和耦合偶極子方法研究了單個(gè)納米金屬顆粒和多個(gè)納米金屬顆粒體系的光學(xué)性質(zhì)，分析了形狀、尺寸、長(zhǎng)徑比和周?chē)橘|(zhì)環(huán)境等因素對(duì)顆粒消失譜和近場(chǎng)分布的影響。 2.從無(wú)序結(jié)構(gòu)拓展到有序多層膜結(jié)構(gòu)的光學(xué)非線性增強(qiáng)

6、特性研究，分析了不同體積分?jǐn)?shù)尤其是體積分?jǐn)?shù)高的無(wú)序納米金屬顆粒復(fù)合介質(zhì)的三階非線性光學(xué)響應(yīng)；研究了在激發(fā)表面等離子體的情況下有序納米金屬．非線性介質(zhì)復(fù)合多層膜結(jié)構(gòu)的光學(xué)非線性增強(qiáng)特性，對(duì)于有序多層膜結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。 3.采用一種新的制備方法，合成高濃度、均勻分散的納米銀顆粒復(fù)合聚合物材料，研究了不同銀顆粒濃度、不同復(fù)合體系等因素對(duì)納米銀復(fù)合聚合物材料三階非線性光學(xué)性質(zhì)的影響；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明納米銀顆?？梢杂行У恼{(diào)節(jié)