發(fā)布時間：2018-02-26 04:09

  本文關鍵詞： Sol-gel 鈉硼硅玻璃 Ni、Cu量子點 非線性 Z-scan　出處：《溫州大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：金屬納米玻璃材料由于具備優(yōu)異的三階非線性光學性能,并且其不僅在光致變色材料,彩色循環(huán)工藝和三維彩色工藝上存在著大的應用而且在光開關、光波導、光限幅等各類非線性光學器件上存在潛在的應用價值,越來越受到國內(nèi)外研究者重視,逐漸成為非線性光學領域的研究熱點。本文采用Sol-gel技術結合氣氛控制的方法,制備出了一系列含Ni、Cu以及CuNi合金的完整透明的Na2OB2O3-SiO2玻璃。并采用多種表征手段對玻璃樣品進行分析,具體內(nèi)容如下:1.利用Sol-gel技術結合氣氛控制熱處理的方法合成了不同濃度的金屬鎳量子點鈉硼硅(NBS)玻璃。采用TG-DTA、FT-IR和BET及N2吸附孔徑分析證實了我們在600℃較低的溫度下得到的樣品為密實化的玻璃;X-射線粉末衍射(XRD)分析表明Ni量子點具有立方相,并且隨著Ni的摻雜濃度的增加和通H2時間的增長,更有利于Ni納米晶的結晶;結合孔徑及N2吸附分析,提出了Ni量子點在玻璃中的形成機理;通過Z-Scan技術在800nm波長處用飛秒鈦寶石激光輻照對Ni量子點鈉硼硅(NBS)玻璃的非線性光學性質(zhì)進行研究,得到摻雜濃度為2%的Ni在H2氣氛處理10h的玻璃樣品的非線性吸收系數(shù)β,非線性折射率γ和三階非線性極化率χ(3)分別為2.39×10-11m/W,9.82×10-18 m2/W和5.51×10-12 esu。2.利用Sol-gel技術結合氣氛控制熱處理的方法制備出了紅色、綠色、藍色透明的含Cu的鈉硼硅玻璃,為了揭示玻璃產(chǎn)生不同顏色的原因,我們采用XRD、TEM、HRTEM、XPS以及ELLS等表征手段對三種顏色的玻璃樣品進行系統(tǒng)的分析。結果表明紅色、綠色和藍色玻璃樣品中均有納米晶顆粒形成,其納米顆粒的尺寸范圍分為9-34 nm,1-6 nm和1-5 nm;并且通過XPS和ELLS對Cu的價態(tài)分析,結果證實紅色、綠色和藍色玻璃樣品中Cu的價態(tài)分別為0價、+1價和+2價。利用Z-scan技術測得紅色、綠色和藍色玻璃樣品在800nm的波長的三階非線性極化率χ(3)的值分別為3.48×10-11esu,2.17×10-10esu和1.62×10-10 esu。3.利用Sol-gel技術結合氣氛控制控制熱處理的方法成功制備出了完整塊狀的Cu3.8Ni合金量子點NBS玻璃體材料。采用XRD分析得出Cu3.8Ni量子點在玻璃中形成而且其以立方晶相存在于玻璃體系中;TEM分析證實了Cu3.8Ni納米晶在玻璃中的平均尺寸約為8.2nm;XPS分析表明Cu和Ni在玻璃中的價態(tài)均為0價;玻璃樣品的紫外吸收光譜證實了該玻璃樣品在584nm的波長左右處有一等離子共振吸收峰;最后利用Z-scan技術在800nm的波長處的研究了此玻璃樣品的非線性光學性質(zhì),通過擬合計算得出該玻璃樣品的三階非線性吸收系數(shù)β、三階非線性折射率系數(shù)γ、三階非線性極化率χ(3)的數(shù)值分別為:3.73×10-10 m/W、1.07×10-15m2/W和4.92×10-11esu。
[Abstract]:Metal nanocrystalline glass materials have excellent third-order nonlinear optical properties, and they not only have great applications in photochromic materials, color cycling processes and three-dimensional color processes, but also in optical switches and optical waveguides. Optical limiting and other nonlinear optical devices have potential application value, which are paid more and more attention by researchers at home and abroad, and gradually become the research hotspot in the field of nonlinear optics. In this paper, Sol-gel technology combined with the method of atmosphere control is adopted. A series of complete and transparent Na2OB2O3-SiO2 glasses containing nio Cu and CuNi alloys were prepared, and the glass samples were analyzed by various characterization methods. The main contents are as follows: 1. Different concentrations of NBSglasses have been synthesized by Sol-gel technique combined with atmosphere controlled heat treatment. TG-DTA-FT-IR, BET and N2 adsorption pore size analysis have confirmed that we have lower temperature at 600 鈩，

本文編號：1536439