具有三階非線性光學(xué)性質(zhì)的材料在光子技術(shù)中起著至關(guān)重要的作用。眾多孔狀納米材料展現(xiàn)出了優(yōu)秀的光學(xué)非線性特性。通過(guò)制造多孔納米結(jié)構(gòu),可以增強(qiáng)或改變整體材料的光學(xué)性質(zhì)。除了光學(xué)用途之外,納米多孔結(jié)構(gòu)也正在成為識(shí)別化學(xué)傳感應(yīng)用分析物的理想候選材料。近年來(lái),電介質(zhì)納米多孔結(jié)構(gòu)已經(jīng)有很廣泛的應(yīng)用,如陽(yáng)極氧化鋁、電化學(xué)雙層電容器的碳納米管和非線性光學(xué)應(yīng)用中的金屬納米線。其中陽(yáng)極氧化鋁模板已成為光電應(yīng)用中生長(zhǎng)半導(dǎo)體量子點(diǎn)的首選模板。除了陽(yáng)極氧化鋁模板本身的非線性光學(xué)特性之外,本文利用top-hat Z-掃描研究了多孔陽(yáng)極氧化鋁薄膜對(duì)CS2溶液的微納增強(qiáng)效應(yīng),并使用有限時(shí)域差分算法探究了其非線性來(lái)源。本文具體工作如下:1)使用兩步陽(yáng)極氧化法制備了厚度為710 nm,孔直徑約70 nm,周期100 nm的陽(yáng)極氧化鋁模板。將雙通多孔的陽(yáng)極氧化鋁模板轉(zhuǎn)移到Si O2基底上,用轉(zhuǎn)移好的樣品垂直浸入CS2溶液中,待測(cè)樣品制備完成。2)將超薄多孔陽(yáng)極氧化鋁薄膜浸入到非線性溶液CS2中,使用波長(zhǎng)為532 nm納秒激光,對(duì)該樣品進(jìn)行top-hat Z-掃描測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明具有薄膜結(jié)構(gòu)的樣品在納秒脈沖下沒(méi)有表現(xiàn)出非線性... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：60 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

克爾效應(yīng)

和微結(jié)構(gòu)帶來(lái)的光學(xué)特性成為研究的熱門問(wèn)題。碳納米結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)也為非線性光學(xué)材料的研究帶來(lái)了更多的選擇和可能性，解決了非線性光學(xué)發(fā)展所需新材料的當(dāng)務(wù)之急。碳納米結(jié)構(gòu)在非線性光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用多種多樣，隨著碳納米材料及其雜化材料、石墨烯雜化材料等各種碳納米材料的出現(xiàn)，碳納米材料微觀尺度的應(yīng)用開(kāi)始井噴式發(fā)展。碳納米管本身表面能高容易發(fā)生團(tuán)簇，由于這種特殊性質(zhì)導(dǎo)致碳納米管在實(shí)際應(yīng)用中受阻頗多，但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步人們開(kāi)始對(duì)碳納米管進(jìn)行修飾，提高納米管的分散性和結(jié)構(gòu)可調(diào)控性進(jìn)而進(jìn)行應(yīng)用。a）b）圖1.3有機(jī)卟啉分子與納米柱雙壁納米管的結(jié)合[20]a)有機(jī)卟啉分子與納米柱雙壁納米管結(jié)合TEM圖像b)有機(jī)卟啉分子與納米柱雙壁納米管結(jié)合

7的非線性吸收曲線2002年EimhnM等人[20]使用氯仿和二甲基甲酰胺（DMF）從大約1到200μm的濃度制備了兩個(gè)相同卟啉溶液。將純HiPCO單壁碳納米管加入到一種卟啉溶液中，使卟啉單壁碳納米管的質(zhì)量比為1:1。獲得有機(jī)卟啉分子與納米柱雙壁納米管結(jié)合材料，如圖1.3（a）所示。研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合溶液對(duì)所有卟啉體系都是很好的光限幅效果，包括金屬卟啉，納米柱雙壁納米管本身沒(méi)有表現(xiàn)出很強(qiáng)的光限幅行為，測(cè)量曲線如1.3（b）所示，其非線性吸收系數(shù)高達(dá)11β=1.910mW×。a）b）圖1.4碳納米管超材料[21]a）SEM圖像b)不同單元尺寸的碳納米管功能化超材料的光致透射變化2009年AndreyENikolaenko等人[21]在研究中發(fā)現(xiàn)單壁碳納米管與等離子體超材料的雜交導(dǎo)致光子介質(zhì)具有非常強(qiáng)的超快非線性。組合樣品由5個(gè)單位尺寸為D的超材料陣列和在同一基底上標(biāo)注為“Si3N4窗口”的空白區(qū)域組成。這種超材料結(jié)構(gòu)是由一系列的縫隙組成的，這些縫隙位于一層由Si3N4膜支撐的金膜上，如圖1.4（a）所示。沉積在金屬納米結(jié)構(gòu)表面的碳納米管形成一層板，“納米級(jí)的feutre”單位尺寸為D=893nm的碳納米管功能化超材料在不同強(qiáng)度下的光誘導(dǎo)透射變化如圖1.4（b）所示。這種行為是由納米管激子對(duì)弱輻射Fano型共振等離子體激元模式的強(qiáng)耦合所支撐的，這種耦合可以通過(guò)超材料的設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)整。碳納米管在氮化硅膜（放大100倍）上的非線性響應(yīng)如圖1.4（b）所示。2012年Andrey等人[22]的研究中，由單壁碳納米管形成的四苯基卟啉復(fù)合物，通過(guò)碳納米管與共軛四苯基卟啉分子的非共價(jià)鍵合，得到了穩(wěn)定的卟啉/SWNT復(fù)合溶液。透射電鏡顯示卟啉分子粘附在納米管表面如圖1.5（a）所示。這些納米復(fù)合材料的線性和非線性光學(xué)特性表現(xiàn)非常優(yōu)秀，復(fù)合溶液被發(fā)現(xiàn)是優(yōu)于單納米管和所有

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]金/多壁碳納米管復(fù)合材料的合成及其三階非線性光學(xué)性質(zhì)[J]. 譚云龍,朱寶華,王記,戴樹璽,顧玉宗.  光子學(xué)報(bào). 2015(08)
[2]基于LabVIEW的Z掃描測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 應(yīng)祥岳,徐鐵峰.  計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2008(04)
[3]測(cè)量光學(xué)非線性的Z掃描方法[J]. 余力,陳謀智,黃美純,黃文達(dá),朱梓忠.  量子電子學(xué)報(bào). 1998(05)

博士論文
[1]陽(yáng)極氧化鋁多級(jí)周期結(jié)構(gòu)的探究及其在表面增強(qiáng)拉曼散射中的應(yīng)用[D]. 王祎.吉林大學(xué) 2018



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