论文摘要
将半导体纳米粒子掺杂到有机或无机介质中可以制备具有大的非线性折射率和快的响应时间的非线性光学材料,这种材料可以广泛地应用于光开关、光运算、光波导和光学吸收器等非线性光学器件中,因此半导体量子点掺杂非线性光学玻璃材料的研究一直是世界各国的一个研究热点。本文系统地综述了非线性光学效应的基本理论,围绕半导体纳米材料介绍了非线性光学材料领域的发展概况、研究现状及几种非线性光学材料的制备方法。通过研究近几年来国内外在半导体量子点方面的工作情况,着重研究了半导体量子点在掺杂介质中的量子尺寸效应。本文采用溶胶-凝胶法分别制备了半导体PbS和CdS量子点掺杂的Na2O-B2O3-SiO2玻璃,较全面地研究了PbS和CdS量子点掺杂玻璃的微观结构和量子点在非晶态玻璃基质中的存在形式及其产生的非线性光学效应。研究结果表明,实验制得的PbS量子点平均尺寸为3.5 nm,产生了量子尺寸效应,其非线性吸收系数β和非线性折射率γ分别为7.05×10-10 cm/ GW和-1.6×10-11 cm2/ GW;CdS量子点掺杂玻璃的吸收光谱表明吸收边界较块体材料产生了明显的蓝移现象,其非线性折射率γ为-9.13×10-15 cm2/ GW。两种量子点掺杂玻璃都是存在非线性饱和吸收的自散焦介质,在非线性光学器件上有潜在的应用价值。