發(fā)布時(shí)間：2020-06-18 08:34

【摘要】：隨著高功率激光器的迅速發(fā)展,各國(guó)越來(lái)越重視激光防護(hù)技術(shù)的研究,探索經(jīng)濟(jì)實(shí)用的激光防護(hù)材料。當(dāng)前,基于非線性光學(xué)原理的激光防護(hù)技術(shù)及光限幅材料,在可見光波段的研究已經(jīng)比較成熟,但是在近紅外波段實(shí)現(xiàn)激光防護(hù)的光限幅材料研究較少。研究表明,富勒烯(C_(60)和C_(70))和摻鋁氧化鋅(Aluminum-doped zinc oxide,AZO)在可見光波長(zhǎng)具有較強(qiáng)的非線性光學(xué)效應(yīng),但在近紅外光波段的非線性光學(xué)效應(yīng)尚待研究。本文針對(duì)波長(zhǎng)1064nm高功率脈沖激光的防護(hù)技術(shù),研究富勒烯溶液和AZO薄膜的光限幅效應(yīng)。以不同濃度(0.25和1mmol/L)和厚度(5和10mm)的富勒烯溶液(C_(60)甲苯、C_(60)二甲苯、C_(70)甲苯和C_(70)二甲苯)為樣品,測(cè)量了不同入射光強(qiáng)下的透射率,分析了濃度、厚度、溶質(zhì)、溶劑對(duì)富勒烯溶液光限幅效應(yīng)的影響。以AZO薄膜為樣品,在不同脈沖寬度(26、62和101ns)和能量密度(5.3、10.6和15.9J/cm~2)的激光下,分別開展了開孔和閉孔Z掃描測(cè)量實(shí)驗(yàn),計(jì)算了非線性吸收系數(shù)和非線性折射率系數(shù),分析了脈沖寬度和能量密度對(duì)非線性光學(xué)效應(yīng)的影響,與其他幾種具有非線性光學(xué)效應(yīng)的薄膜對(duì)比。研究結(jié)果表明,在1064nm的納秒脈沖激光下,當(dāng)入射光功率密度低于20MW/cm~2時(shí),富勒烯溶液樣品的透射率穩(wěn)定在0.8以上。當(dāng)入射光功率密度高于20MW/cm~2時(shí),富勒烯溶液溶質(zhì)與溶劑一定,濃度越高、厚度越大,透射率總體上更低,光限幅效應(yīng)越強(qiáng);富勒烯溶液濃度與厚度一定,C_(70)的透射率總體上低于C_(60)的透射率,光限幅效應(yīng)更強(qiáng);甲苯和二甲苯溶劑樣品的透射率差別不大,溶劑對(duì)光限幅效應(yīng)幾乎沒(méi)有影響。AZO薄膜的非線性吸收系數(shù)平均值為3.68×10~(-9)m/W,非線性吸收效應(yīng)主要表現(xiàn)為反飽和吸收;非線性折射率系數(shù)平均值為-6.34×10~(-13)m~2/W,非線性折射效應(yīng)主要表現(xiàn)為自散焦。入射激光的脈沖寬度和能量密度對(duì)AZO薄膜的非線性吸收系數(shù)和非線性折射率系數(shù)幾乎沒(méi)有影響。與其他幾種具有非線性光學(xué)效應(yīng)的薄膜相比,AZO的非線性光學(xué)系數(shù)的數(shù)量級(jí)更大,有望成為光限幅材料。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN24;TB383.2
【圖文】：

1.1 基于非線性光學(xué)原理的激光防護(hù)系統(tǒng)輸入-輸出性激光防護(hù)系統(tǒng)，滿足以下主要性能指標(biāo)[7]：：對(duì)于各種型號(hào)的激光武器，發(fā)射的激光無(wú)論是可見護(hù)作用。高：在自然光線的照射下，具有足夠大的線性透射率證光電傳感器能夠正常地接收和發(fā)送信號(hào)。低：在強(qiáng)激光的照射下，能夠有效衰減激光能量，輸光損傷閾值，保證人和設(shè)備的安全。大：在足夠高功率的激光入射下，防護(hù)系統(tǒng)器件自身：對(duì)脈沖寬度極短、重復(fù)頻率極高的激光束，能夠及定：能夠在復(fù)雜的外界環(huán)境下，保持相對(duì)穩(wěn)定的物理及其研究進(jìn)展于非線性原理的激光防護(hù)技術(shù)的主要載體，是發(fā)揮激

(3)2 20 03= ( )Ic n (2-9)(3)2 20 06= ( )Ic n (2-10)2.2 基于非線性光學(xué)的光限幅類型基于非線性光學(xué)原理的光限幅，一般可分為非線性吸收型、非線性折射型、非線性散射型和非線性反射型等。2.2.1 非線性吸收型激光與介質(zhì)相互作用時(shí)，介質(zhì)的吸收系數(shù) α 是光強(qiáng) I 的函數(shù)。如果 α 與 I 成正相關(guān)，則稱之為飽和吸收，關(guān)系曲線如圖 2.1(a)所示；如果 α 與 I 成負(fù)相關(guān)，則稱之為反飽和吸收，關(guān)系曲線如圖 2.1(b)所示。對(duì)于反飽和吸收，在低光強(qiáng)下，α 較小且變化不大，介質(zhì)的透射率較高且近似線性；在高光強(qiáng)下，α 隨 I 的增加而增大，介質(zhì)的透射率下降。因此，基于反飽和吸收原理可實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的光限幅。

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本文編號(hào)：2718982