碲铌氧化物玻璃与花菁染料薄膜的光学特性研究

碲铌氧化物玻璃与花菁染料薄膜的光学特性研究

论文摘要

在信息技术飞速发展的当今社会,以全光通讯为主的光开关、光存储和光学逻辑系统器件,由于具有巨大的应用潜力而备受关注。在这一领域内非线性光学材料对器件开发起着技术支撑的作用,因此近年来有关非线性光学材料的研究成果层出不穷。目前最受关注的非线性光学材料包括半导体材料、有机高分子材料和非线性光学玻璃材料等。其中非线性光学玻璃材料的三阶非线性光学性能虽然不及部分有机高分子材料和半导体晶体材料,但却具有比后两者高得多的综合品质因数和光纤耦合性能。同时,具有优良的热稳定性和化学稳定性;有机花菁染料在光学显像、光化学等领域有着广泛的应用,其非线性特性也正逐步受到关注,特别是有机材料可以制备光电功能薄膜;以上两种材料制备工艺简单且成本较低,因而成为近来各国的研究热点。在非线性光学玻璃材料中,碲酸盐系统玻璃材料凭借优良的综合品质、较高三阶非线性光学极化率、超快光学响应、较宽的红外透过窗口、较好的化学稳定性和较低的熔化温度而备受关注,而以铌碲酸盐系统为基础的新型碲酸赫系统重金属氧化物玻璃则表现出更为优秀的综合品质,极有希望成为制作新型光学器件的理想材料。在本研究中,我们对TeO2-Nb2O5-TiO2系统重金属氧化物玻璃和掺入适当的稀土离子的TeO2-Nb2O5-ZnO系统玻璃网络结构与线性、非线性光学性能之间关系进行了研究和探讨,主要结论如下:1. 利用前向简并四波混频法(DFWM)测定TeO2-Nb2O5-TiO2系统玻璃的三阶非线性极化率X(3) 为120-156×10-13esu,晌应时间可达53ps量级,系统分析了网络形成体TeO2与网络修饰体Nb2O5和TiO2含量交替变化对玻璃局部结构的改变,探讨了非线性光学效应源于Te-O配体的电子云极化;2. 在TeO2-Nb2O5-ZnO系统玻璃中掺入适当的镧系离子,可以获得更好的三阶非线性光学性能。含0. 1、 0. 25、 0. 5wt%Eu3+的TeO2-Nb2O5-ZnO系统玻璃在532nm处的X(3) 值随着Eu3+的上升而增强,探讨了Eu3+的4f、5d轨道电子云畸变对三阶非线性极化的贡献;3. 掺入镧系三氧化二物(Lu2O3、 Dy2O3) 后玻璃的三阶光学非线性受稀土

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 非线性极化
  • 1.1.1 基本概念
  • 1.1.2 物质的光学非线性
  • 1.1.3 三阶非线性极化率
  • 1.1.4 三阶非线性光学效应机理
  • 1.2 三阶非线性光学材料
  • 1.2.1 三阶非线性光学材料研究进展
  • 1.2.2 三阶非线性光学玻璃研究进展
  • 1.2.3 碲氧化物玻璃材料的研究进展
  • 1.2.4 花菁染料研究进展
  • 1.3 非共振型玻璃非线性效应的理论模型
  • 1.3.1 一维失谐振子模型
  • 1.3.2 B(o|¨)ling-Glass-Owyong模型
  • 1.3.3 Line模型
  • 1.4 参考文献
  • 第二章 实验
  • 2.1 样品制备
  • 2.1.1 玻璃样品的制备
  • 2.1.2 花菁薄膜样品的制备
  • 2.2 性能测试
  • 2.2.1 成玻能力观察
  • 2.2.2 DTA分析
  • 2.2.3 Raman光谱分析
  • 2.2.4 红外(IR)光谱分析
  • 2.2.5 紫外可见吸收光谱分析
  • 2.2.6 折射率测量
  • 2.2.7 非线性系数的测试
  • 2.3 参考文献
  • 2-Nb2O5-TiO2玻璃结构与光学特性'>第三章 TeO2-Nb2O5-TiO2玻璃结构与光学特性
  • 3.1 概述
  • 2-20Nb2O5-(80-x)TeO2的结构'>3.2 xTiO2-20Nb2O5-(80-x)TeO2的结构
  • 2-20Nb2O5-(80-x)TeO2的线性光学特性'>3.3 xTiO2-20Nb2O5-(80-x)TeO2的线性光学特性
  • 2-20Nb2O5-(80-x)TeO2的非线性光学特性'>3.4 xTiO2-20Nb2O5-(80-x)TeO2的非线性光学特性
  • 3.5 小结
  • 3.6 参考文献
  • 2-Nb2O5-ZnO玻璃的光学特性'>第四章 镧系掺杂TeO2-Nb2O5-ZnO玻璃的光学特性
  • 4.1 镧系氧化物的基本特性
  • 2O3的75TeO2-20Nb2O5-5ZnO玻璃的光学特性'>4.2 掺杂Eu2O3的75TeO2-20Nb2O5-5ZnO玻璃的光学特性
  • 3+、Lu3+的5ZnO-20Nb2O5-75TeO2玻璃的光学特性'>4.3 掺杂Dy3+、Lu3+的5ZnO-20Nb2O5-75TeO2玻璃的光学特性
  • 4.4 小结
  • 4.5 参考文献
  • 第五章 甲川花菁薄膜的光学性能
  • 5.1 甲川花菁的紫外一可见光谱
  • 5.2 甲川花菁薄膜的多阶光栅实验观测
  • 5.3 甲川花菁的三阶非线性极化
  • 5.4 小结
  • 5.5 参考文献
  • 第六章 结论与展望
  • 硕士期间发表的论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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