銀表面等離子諧振引起的三階光學非線性特性的研究【文獻綜述】

1、畢業(yè)設計文獻綜述畢業(yè)設計文獻綜述通信工程通信工程銀表面等離子諧振引起的三階光學非線性特性的研究銀表面等離子諧振引起的三階光學非線性特性的研究摘要：非線性光學材料在光通訊、信息處理、射頻分配等方面發(fā)揮著不可替代的作用。非線性光學研究是各類系統(tǒng)中非線性現(xiàn)象共同規(guī)律的一門交叉科學。納米顆粒一介電復合材料顯示出優(yōu)良的三階非線性光學性能，是應用于未來全光器件的理想材料。本論文系統(tǒng)研究銀納米顆粒的尺寸、濃度、組成和結構，及其基體的選擇，采用熱熔法制

2、備玻璃樣品，并利用飛秒脈沖激光的Z掃描技術測試材料的三階光學非線性特性，并解釋非線性性能增強的機理。關鍵字關鍵字：納米顆粒；三階非線性光學；Z掃描一、引言一、引言非線性光學是現(xiàn)代光學的一個分支，研究介質在強相干光作用下產生的非線性現(xiàn)象及其應用。無論是從技術領域還是研究領域，非線性光學的應用都是十分廣泛的。例如：利用各種非線性晶體做成電光開關和實現(xiàn)激光的調制；利用光學參量振蕩實現(xiàn)激光頻率的調諧；利用各種非線性光學效應，特別是共振非線性光學

3、效應及各種瞬態(tài)相干光學效應，研究物質的高激發(fā)態(tài)及高分辨率光譜等。目前在非線性光學的研究熱點包括：研究及尋找新的非線性光學材料。玻璃是非常理想的光子學材料，由于玻璃具有在大部分波段透明、較好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、較高的三階非線性光學極化率、較快的光響應時間、易于成纖成膜、易于機械光學加工等優(yōu)點，使其成為全光開關的最佳候選材料之一，受到了研究者的普遍關注。納米功能顆粒摻雜玻璃是指納米功能顆粒與玻璃之間通過相的復合，從而獲得的具有一系列特殊

4、功能的復合玻璃材料，透明性、熱或光化學穩(wěn)定性好，并具有無定形結構，能容納不同晶格常數(shù)的納米尺度量子點而產生較少界面缺陷，是比較理想的基體材料。摻雜銀納米顆粒玻璃有很大的三階光學非線性，且具有快的光響應速度等特性，在光計算、光通訊、光信息處理和電光效應的器件方面具有很重要的應用前景，是當前國際光學功能材料研究的熱點之一。本論文將主要對Bi2O3–B2O3–SiO2系重金屬氧化物玻璃系統(tǒng)的三階非線性進行詳細的研究和討論，以期對光學非線性機制

5、有進一步深入了解。在石英玻璃、硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃及氟化物玻璃中注入N，B，P，As，Pb，Cu，Ta，Nd，Y，Zr等離子的研究，討論了注入后對力學、光學、電學、超導、光電子學和化學性質等方面的影響[79]。早期的這些研究主要是基于納米顆粒與玻璃材料摻雜的實現(xiàn)，對其光學性質的研究相對來說還是比較淺顯。近年來，隨著人們對金屬納米顆粒認識的不斷深入，其在光計算、光通訊、光信息處理和電光效應的器件方面具有很重要的應用前景，是

6、當前國際光學功能材料研究的熱點之一。2006年J.Zhu等報道了在595nm泵浦下，通過在玻璃中摻入Au納米顆粒發(fā)現(xiàn)Sm3離子上轉換效率得到提高。2007年X.M.Guo等報道了在365nm泵浦下，通過在玻璃中摻入Ag納米顆粒發(fā)現(xiàn)Eu3離子上轉換效率得到較大提高。2009年楊艷民等報道了鉺激活重摻雜銀硼酸鹽玻璃在980nm泵浦下Er3離子1.5μm熒光強度隨Ag濃度增加而增強，但到一定濃度發(fā)生淬滅現(xiàn)象。2010年S.K.Singh等報道

7、了摻雜Ag納米顆粒碲酸鹽玻璃在976nm泵浦下Er3離子綠光上轉換發(fā)光強度劇烈增強。2010年L.Dolgov等報道了摻雜Ag納米顆粒玻璃在410nm泵浦下Sm3離子熒光強度增強了20倍。雖然近年來摻雜金屬納米復合玻璃材料得到了國內外眾多學者的重視，并開展了大量的研究工作。但大多數(shù)制備方法都比較復雜、析出納米顆粒的尺寸及分布難以控制，制備方法簡單、可用于大規(guī)模生產的制備方法迄今為止還未見報道。從國內外發(fā)展動態(tài)來看，該類復合玻璃材料在近幾

8、年得到了飛速發(fā)展，是目前科研人員研究的一個熱點和焦點。但從中我們也看出還有許多方面還未進行深入研究，因此這些工作都需要我們去進一步探索。四、納米金屬顆粒摻雜玻璃四、納米金屬顆粒摻雜玻璃的制備制備方法方法納米金屬顆粒摻雜玻璃和傳統(tǒng)的金屬復合材料相比，無論在強度比、模量比、耐磨性、導電、導熱性能等均有大幅度提高，納米金屬顆粒摻雜玻璃具有極其廣泛的應用前景。其主要制備方法有：熔融淬冷法、離子注入法、離子交換法、濺射沉積法、溶膠凝膠法、脈沖激光

9、沉積、光輻射、還原氣氛處理、和離子輻射[1011]。下面對幾種常用的制備方法做簡單介紹。①熔融淬冷法熔融淬冷法也稱共熔法，是將基礎玻璃料與摻雜物混合(一般同時引入還原劑，如：Sb2O3，SnO等)，干燥后高溫熔融，再冷卻成形或先熔制基礎玻璃后再粉碎，與摻雜物混合，高溫熔融后淬火，最后進行熱處理。通過調節(jié)熱處理的溫度和時間來控制析出納米顆粒的尺寸及分布。該方法工藝簡單，成本低廉，可制備大尺寸和各種形狀的玻璃材料，但需高溫熔制，一般為120