【摘要】：隨著科技的進步,在超快激光和光通信技術(shù)需求的驅(qū)動下,尋找出獨特的新型的二維材料顯得尤為重要。為找出同時具有更大的非線性吸收系數(shù)與非線性折射率以及更高的調(diào)制深度的二維材料,非線性光學(xué)測量系統(tǒng)Z-scan被廣泛使用。作為二維材料中的重要成員——黑磷,是現(xiàn)階段研究的熱門對象,黑磷具有隨著層數(shù)變化的能帶,從單層到多層都保持著直接帶隙結(jié)構(gòu),因此它是優(yōu)秀的鎖模或調(diào)Q等光電器件。為找出與黑磷在某些方面不同的材料,并對這些材料進行研究。傳統(tǒng)的Z-scan測量系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足我們對不同形態(tài)材料的測試條件的多樣化要求,為滿足測試條件設(shè)計出新穎的功能多樣化的適應(yīng)性強的測量系統(tǒng)顯得尤為迫切。本論文結(jié)合二維材料測試要求,設(shè)計了三套測量系統(tǒng),通過黑磷、二硫化碳等不同形態(tài)材料驗證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性,并利用該系統(tǒng)揭示了硒摻雜黑磷和銻納米片與眾不同的非線性光學(xué)特性。具體研究成果總結(jié)如下:1.搭建了非線性光學(xué)測量平臺,這個過程分為實驗硬件系統(tǒng)搭建和測量軟件系統(tǒng)設(shè)計。Z-scan技術(shù)是一種基于分析單光束透過率的非線性光學(xué)測量方法。為了更快更準(zhǔn)確地得到樣品的非線性性質(zhì),我們設(shè)計了一種改進的Z-scan測量光路,并基于Lab VIEW編寫了三套測量軟件,分別用于雙通道Z-scan測量,三通道Z-scan測量和P-scan(Power Scan)測量。P-scan測量軟件對于不同形態(tài)的材料而言,結(jié)果更加可靠,同時反過來也應(yīng)證了Z-scan測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。2.硒摻雜黑磷和銻納米片超快非線性響應(yīng)研究。利用液相剝離技術(shù),我們成功地制備了含有大量硒摻雜黑磷的納米片,利用雙通道Z-scan測量系統(tǒng)和P-scan測量系統(tǒng)研究了其分散液的超快非線性響應(yīng)。在800nm飛秒激光的輻照下,測試了硒摻雜黑磷的三階非線性虛部特性和飽和強度。結(jié)果表明了硒摻雜黑磷比黑磷更容易飽和,而調(diào)制深度卻并沒有下降。利用溶劑熱法制備了銻納米片,我們對其分散液進行了微觀結(jié)構(gòu)表征和光譜分析,證實了銻在其乙醇溶液中實現(xiàn)了高質(zhì)量分散,在飛秒激光輻照下,我們利用了三通道Z-scan系統(tǒng)同時測量了銻納米片的三階非線性實部和虛部,并利用P-scan系統(tǒng)得到了其飽和強度。借助OPA得到了銻納米片在1500 nm激光輻照下的三階非線性系數(shù)和飽和強度。結(jié)果表明銻烯也是非常優(yōu)異的寬帶可飽和吸收材料,為基于銻烯的鎖模激光器提供了實驗依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O437;TB302
【圖文】：

Z-scan 測量系統(tǒng)開發(fā)與二維材料非線性光學(xué)特性測量四波混頻是在介質(zhì)中四束光波發(fā)生相互作用所引起的一種三階非線性光學(xué)現(xiàn)象。介質(zhì)的三階非線性極化是產(chǎn)生四波混頻的來源。最普通的四波混頻現(xiàn)象如圖 1.1 所示。常規(guī)的四波混頻現(xiàn)象是入射介質(zhì)材料的是三束不同頻率的激光，得到的信號光是第四種不同頻率的光，如圖 1.1-(a)所示。第二種四波混頻是第一種四波混頻中的特殊情況，即相當(dāng)于將信號光 E3增益放大。第三種是和二階非線性光學(xué)效應(yīng)中的參量放大過程類似的后向參量放大過程，二階參量放大過程是由單光束泵浦，而后向參量放大過程是由兩個強泵浦光產(chǎn)生被分別被稱為信號光和閑頻光的放大的兩束光。

Z-scan 測量系統(tǒng)開發(fā)與二維材料非線性光學(xué)特性測量射過的光進入第二個分束鏡BS，分束后經(jīng)過第二個BS反射的光進入到D2探頭，作為開孔光信號，另一束光經(jīng)過 BS 透射后再經(jīng)過光闌（ID8，Thorlabs）后，進入到 D3 探頭，作為閉孔信號光。在典型的簡易 Z-scan 中，為了提高 Z-scan 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，我們在實際采樣的過程中采用了電動平移臺，利用 LabVIEW 開發(fā)了 Z-scan 軟件，通過軟件進行實時采樣。

2.1 實際實驗中 Z-scan 實驗裝置示意圖。其中 BS 為分束鏡（beam splitter），D1，D23 同為光功率探頭，測到的光信號分別為參考光，開孔光，閉孔光。樣品在透鏡聚焦點著 Z 軸左右移動。本系統(tǒng)中實際電動平移臺與光功率計之間連線方式如圖 2.2 所示的實際，電動平移臺通過單軸運動控制器（SMC100CC，Newport）連接，再通過 U式連接到電腦（PC）上。參考光探頭通過雙通道功率計 1（2936-R，Newp USB 方式連接到電腦。開孔信號光探頭和鼻孔信號光探頭同時連接在另一通道功率計 2（2936-R，Newport），然后再以 USB 方式連接到電腦。在電通過 LabVIEW 軟件連接并控制運動控制器和兩臺功率計。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 吳文智;鄭植仁;金欽漢;閆玉禧;劉偉龍;張建平;楊延強;蘇文輝;;水溶性CdTe量子點的三階光學(xué)非線性極化特性[J];物理學(xué)報;2008年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 湯寶平;新一代虛擬儀器—智能控件化虛擬儀器系統(tǒng)的研究[D];重慶大學(xué);2003年

本文編號：2778192