隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展,激光在多個領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用,與此同時,激光對人眼和光學(xué)儀器的威脅也越來越大。以納米金為代表的納米材料由于其優(yōu)異的光限幅性能受到了研究人員的廣泛關(guān)注。由于金納米粒子在膠體中易于團(tuán)聚,且不能加工成型,因此制備納米金/聚合物復(fù)合材料有利于在實際中應(yīng)用。有機硅材料由于其具有優(yōu)異的耐高低溫性、耐候性、透過率高等特點,非常適合作為光學(xué)材料的基質(zhì)。因此本論文以發(fā)展納米金-有機硅復(fù)合材料新的制備方法和研究其非線性光限幅性質(zhì)為目的,探索了使用新型有機硅還原劑和有機硅保護(hù)劑來合成金納米粒子膠體的可行性。此外,分別采取直接分散法和原位生成法制備了固態(tài)的納米金-硅烷基凝膠玻璃,并研究了其非線性光限幅性質(zhì)。通過兩種復(fù)合方式制備的納米金-硅烷基凝膠玻璃實現(xiàn)了金納米粒子在有機硅凝膠玻璃內(nèi)的均勻分布,同時不需要額外合成保護(hù)劑,既節(jié)能環(huán)保同時也簡化了制備步驟,在非線性光限幅領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。主要研究內(nèi)容如下:（1）金球膠體的合成及其非線性光學(xué)性能:分別采用硼氫化鈉、三苯基硅烷、聚甲基氫硅氧烷為還原劑,分別以聚乙烯吡咯烷酮、氨丙基三乙氧基硅烷和自制的L-異亮氨酸脲丙基硅烷為保護(hù)劑,通過濕... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)非線性光限幅材料的光限幅效應(yīng);偽)反飽和吸收過程的三電子能級模型和五電子能級模型

??光照射到半導(dǎo)體后，載流子可以通過單光子或者雙光子激發(fā)產(chǎn)生。如圖１．３所??示，電子－空穴對通過吸收額外的光子，電子躍遷至更高的導(dǎo)帶上，空穴移動至??更低的價帶上。??ＦＣＡ過程可以用如下傳播方程來描述：??ａｉ?、??＾?＝?—（ａ?＋?ｃｒｆＣｉ４Ｎ）Ｉ?（３）??其中〇Ｆｃａ為自由載流子吸收截面。Ｎ為載流子密度，即電子－空穴對密度。由（４）??可知載流子密度可以隨光強度Ｉ變化。??＜９Ｎ?ａｌ??——＝——?（４）??ｄｔ?ｈｖ??由此可得傳播方程的近似解??Ｔ?＝?＾―＝??（５）??［１?＋?（１?－?ｒ。）?（－＾＾）??其中Ｔｏ為材料的線性透過率。由（５）可知，當(dāng)峰值功率密度Ｆ〇增加時，材料整??體透過率Ｔ下降，從而導(dǎo)致光限幅效應(yīng)。??—＂〇—〇—〇—〇—〇—〇—〇—??—Ｏ－ＴＴ＃￣Ｏ￣Ｏ￣￣Ｏ－ＪＴ０￣Ｏ—??—〇－＋?－〇￣?■?〇—〇—??Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ?＾?°ｆｃａ?廠??ｈａｎｄ?—〇—?■〇—〇—〇—〇—■?〇—〇—??一Ｏ－Ｕ．＂—〇￣〇￣〇?１１?豢；■〇—??—〇〇—〇—〇１?〇—??Ｉ?Ｉ??Ｉ?Ｉ??Ｆｏｒｂｉｄｄｅｎ?ａ０?ａ，ＰＡ?Ｙ??ｂａｎｄ?！?＼??泰?ｉ??？?？?＊?？?＾???ｗ?ｗ?ｗ?ｗ?ｗｗ?ｗ??＃?０￣ｒｒ??＃?＃?〇ｔｔ￣＃???Ｖａｌｅｎｃｅ?—�！！！�??ｈ：

那么由于溫度梯度導(dǎo)致的折射率變化會使介質(zhì)材料擴(kuò)散通過它的光束。??即通過ＮＬＲ使入射光束產(chǎn)生自散焦。反之，若溫度升高而折射率變大，那么光??束產(chǎn)生自聚焦現(xiàn)象。利用ＮＬＲ原理制作的０Ｌ器件結(jié)構(gòu)如圖１．４。通過在介質(zhì)??之后的合適部位安裝小孔，在輸入光強度比較低時，介質(zhì)的透過率為固定數(shù)值。??當(dāng)輸入光強度超過某一數(shù)值后，由于ＮＬＲ現(xiàn)象產(chǎn)生，輸入光束會發(fā)生匯聚或者??發(fā)散，導(dǎo)致只有一部分光通過小孔，從而達(dá)到降低光線能量的目的。一般來說，??基于自散焦原理的防護(hù)器較為理想，因為其能夠防止光束自聚焦對防護(hù)器本身??的破壞。??＾?ｒ?＾?／?ｆｂ?Ｉ??圖１．４（ａ）自散焦限幅器；（ｂ）自聚焦限幅器的結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?（ａ）?ｓｅｌｆ－ｄｅｆｏｃｕｓｉｎｇ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｌｉｍｉｔｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ?ａｎｄ?（ｂ）??ｓｅｌｆ－ｆｏｃｕｓｉｎｇ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｌｉｍｉｔｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ．??１．２Ｊ非線性散射??非線性散射（ＮＬＳ）是納米材料非線性光學(xué)效應(yīng)中最常見的一種機理。如??石墨烯和納米金屬顆粒分散液的光限幅效應(yīng)的主要機制被認(rèn)為是熱誘導(dǎo)??ＮＬＳ２１－２２。如圖１．５所示，高強度光束被散射后空間尺寸大大增加，因此實現(xiàn)了??光強度的降低。由米氏散射理論可知，單獨的納米材料不能對光束產(chǎn)生有效散??射。要實現(xiàn)苻效的光限幅必須使納米材料形成史大的散射中心

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]利用多糖合成貴金屬納米粒子材料及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 劉洋,彭紅,袁林,劉玉環(huán),阮榕生.  現(xiàn)代化工. 2018(01)
[2]聚合物基無機納米復(fù)合材料的制備方法──Ⅱ.直接分散法和同時形成法[J]. 生瑜,朱德欽,陳建定.  高分子通報. 2001(05)
[3]聚合物基無機納米復(fù)合材料的制備方法 Ⅰ.原位生成法[J]. 生瑜,朱德欽,陳建定.  高分子通報. 2001(04)

碩士論文
[1]功能化有機硅高分子的制備和性能研究[D]. 趙新新.山東大學(xué) 2015



本文編號：2995831