Ag颗粒掺杂硫系玻璃的三阶非线性研究

论文摘要

近年来,在三阶非线性材料研究领域中重金属掺杂硫卤玻璃材料由于普遍具有在较好的化学稳定性和热稳定性、较宽波段的透明性、较高的三阶非线性极化率、较快的光响应时间、易于加工成膜和光纤等优点,受到广泛的关注,并取得了很快的应用发展。该论文对GeS2-I,GeS2-CsI,GeS2-Ga2S3-AgCl以及GeS2-Ga2S3-Sb2S3-AgCl硫卤玻璃的组成、结构和性能之间的关系进行了深入的研究和分析。前四章对非线性光学、Z-扫描、光学带隙和玻璃微晶的理论进行了简要的回顾。第五章研究（100-x）GeS2-xI以及（100-x）GeS2-xCsI （x=5,10和20 mol%）玻璃。首先采用熔融-淬冷法制备了（100-x）GeS2-xI以及（100-x）GeS2-xCsI （x=5,10和20 mol%）玻璃,采用紫外-可见-红外光谱,折射率测试和拉曼光谱对玻璃的基本物理性能及其相关性能进行了研究,并用不同的非等温分析方法研究析晶动力学,得出玻璃的析晶活化能E,为微晶玻璃的研究提供了理论基础。第六章研究（100-x）Ge20Ga5Sb10S65-xAgCl（x=0,5,10,15,20 mol%）玻璃,并分析了GeS2-Ga2S3-Sb2S3-AgCl玻璃的特性。采用相同的方法制备了（ 100-x ）Ge20Ga5Sb10S65-xAgCl（x=0,5,10,15,20 mol%）玻璃,通过对线性折射率、吸收光谱的测试对玻璃的基本性能进行了研究,并从透过曲线上获得线性波长800nm处的线性吸收;通过开孔和闭孔条件下的Z-scan归一化特征曲线,计算得到非线性吸收系数和非线性折射率随AgCl含量的增加而增加。从结构方面可解释为,AgCl的加入,打破[GeS4]四面体通过“桥硫”以共顶或共边的方式形成无规则网络结构,Ag+1进入玻璃网络与S2-连结会产生类似硅酸盐玻璃结构中的“非桥氧”的“非桥硫”现象,使得三阶非线性效应产生变化。第七章研究（100-x）（0.85GeS2-0.15Ga2S3） -xAgCl（x=0,5,10,15,20mol%）玻璃,采用相同的方法制备了（100-x）（0.85GeS2-0.15Ga2S3） -xAgCl（x=0,5,10,15,20mol%）玻璃。研究了AgCl含量对玻璃样品金属标准值、光学带隙、线性折射率及三阶非线性特性的影响。对玻璃进行热处理,通过X射线衍射、扫描电子显微镜（SEM）测试结果表明,获得了含（Ga4Ge）S4和AgCl晶相（半径<1μm）的微晶玻璃。经过热处理的硫系玻璃陶瓷不仅基本保持原有的红外透过性,而且显著提高了密度、显微硬度以及三阶非线性性能。第八章给出了本研究工作的结论,同时指出了存在的不足及需要补充引进之处。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 三阶非线性光学理论
• 1.1.1 三阶非线性光学基础理论
• 1.1.2 三阶非线性光学参数
• 1.1.3 几种估算三阶非线性系数的经验公式
• 1.2 非线性光学玻璃材料
• 1.2.1 均质玻璃非线性材料
• 1.2.2 含半导体量子点光学玻璃材料
• 1.3 硫系玻璃
• 1.3.1 均质玻璃非线性材料
• 1.3.2 硫系玻璃的制备
• 1.3.3 微晶玻璃的制备
• 1.4 硫系玻璃光学三阶非线性研究
• 1.5 本论文的研究思路及主要工作
• 2 Z-scan 理论
• 2.1 引言
• 2.1.1 Z-scan 特征曲线
• 2.1.2 三阶非线性系数的计算方法
• 2.2 Z-scan 的修正
• 2.2.1 削去非线性吸收的影响
• 2.2.2 对材料不均匀性的修正
• 3 热力学性能
• 3.1 析晶动力学理论
• 3.2 玻璃的核化与晶化
• 3.2.1 玻璃的核化
• 3.2.2 玻璃的晶化
• 4 光学带隙
• 4.1 直接带隙和间接带隙
• 4.2 光学带隙的估算
• 5 Ge-S-I 和Ge-S-CsI 玻璃的光谱性能以及热力学性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验
• 5.2.1 样品的制备
• 5.2.2 样品测试
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 玻璃的热力学性能研究
• 5.3.2 玻璃的近红外和红外光学性能研究
• 5.3.3 玻璃抗析晶性能研究
• 5.4 本章小结
• 2-Ga₂S₃-Sb₂S₃-AgCl 的三阶非线性研究'>6 GeS₂-Ga₂S₃-Sb₂S₃-AgCl 的三阶非线性研究
• 6.1 引言
• 6.2 实验
• 6.2.1 样品制备
• 6.2.2 样品测试
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 线性折射率
• 6.3.2 Z-scan 测量三阶光学非线性参数
• 6.3.3 拓扑结构分析
• 6.4 本章小结
• 2-Ga₂S₃-AgCl 的光学特性研究'>7 GeS₂-Ga₂S₃-AgCl 的光学特性研究
• 7.1 引言
• 7.2 实验
• 7.2.1 样品的制备
• 7.2.2 样品的测量
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 线性折射率
• 7.3.2 吸收光谱和光学带隙
• 7.3.3 Z-scan 测量三阶光学非线性参数
• 7.3.4 热处理的晶化结果
• 7.4 本章小节
• 8 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢