论文摘要
随着激光在生产加工以及生活中的普遍应用,对于激光防护（光限幅）材料的研究也日益成为社会关注的焦点。在材料中引入稀土元素,提高材料的三阶光学非线性,从而提高材料的激光防护性能,本文研究的激光防护玻璃可防Nd:YAG倍频激光（532nm）。首先综述了各种激光防护技术,国内外发展状况及特点,并重点介绍了国内外专家利用不同的稀土元素,不同的浓度混合,以及不同的基质材料等来提高材料的三阶光学非线性。研究了硼硅酸盐玻璃的组成、制备方法。采用高温熔融法制备了三阶光学非线性特性较小的改进型硼硅酸盐玻璃作为基质和对比玻璃,分别以不同掺杂浓度制备了15种稀土掺杂玻璃。在调Q纳秒Nd: YAG强激光脉冲下,使用闭孔Z-扫描实验、开孔Z-扫描实验和光限幅实验研究了该硼硅酸盐基质玻璃及其掺杂稀土玻璃的三阶光学非线性特性。通过透过谱可以发现,15种稀土中只有Nd、Er、Ho三种稀土在532nm处有较强吸收,于是重点对这三种稀土掺杂玻璃做了非线性光学特性的分析,并在最后利用所有稀土元素掺杂玻璃的非线性光学特性进行了对比。发现所有玻璃具有正的三阶非线性折射系数和非线性吸收系数,属于自聚焦反饱和吸收型的光学介质;而随着稀土离子的掺入,该硼硅酸盐玻璃的三阶非线性折射和吸收系数较基质玻璃有明显的增大,尤其是Nd、Er、Ho三种稀土元素掺杂的玻璃。开孔Z-扫描实验与光限幅实验结果进一步验证了掺杂稀土玻璃具有较高的三阶非线性吸收系数。所有的实验结果表明Nd、Er、Ho三种稀土离子的掺入提高了硼硅酸盐玻璃在532nm处的激光防护性能,适合作为激光防护玻璃材料来应用。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 引言1.2 激光防护材料1.2.1 激光防护材料的性能要求1.2.2 激光防护材料的种类1.2.3 激光防护玻璃1.3 稀土掺杂材料的非线性光学特性1.3.1 不同稀土元素分别掺杂在同一基质材料1.3.2 同一稀土元素以不同浓度掺杂在同一基质材料1.3.3 两种稀土元素掺杂在同一基质材料1.4 本论文的研究内容及具体方法本章小结第二章 非线性光学原理与光限幅原理2.1 非线性光学2.1.1 非线性光学的发展简史2.1.2 光学材料的三阶非线性2.2 非线性光限幅机理2.2.1 非线性反射光限幅2.2.2 非线性散射光限幅2.2.3 非线性折射光限幅2.2.4 非线性吸收光限幅本章小结第三章 实验3.1 基质玻璃的选择3.2 样品的制备3.2.1 实验原料与设备3.2.2 熔制方法3.3 吸收光谱的测量3.4 Z-扫描测量技术3.4.1 Z-扫描测量技术原理3.4.2 Z-扫描测量技术理论基础3.4.3 本文所用闭孔Z-扫描测量方法3.4.4 实验参数的确定3.5 光限幅实验本章小结第四章 实验结果与讨论3+硼硅酸盐玻璃的非线性光学特性'>4.1 掺Ho3+硼硅酸盐玻璃的非线性光学特性4.1.1 玻璃的吸收光谱4.1.2 非线性折射和非线性吸收4.1.3 开孔Z-扫描与光限幅3+硼硅酸盐玻璃的非线性光学特性'>4.2 掺Nd3+硼硅酸盐玻璃的非线性光学特性4.2.1 玻璃的吸收光谱4.2.2 非线性折射和非线性吸收4.2.3 开孔Z-扫描与光限幅3+硼硅酸盐玻璃的非线性光学特性'>4.3 掺Er3+硼硅酸盐玻璃的非线性光学特性4.3.1 玻璃的吸收光谱4.3.2 非线性折射和非线性吸收4.3.3 开孔Z-扫描与光限幅4.4 稀土掺杂硼硅酸盐玻璃对532nm 激光的防护性能4.4.1 玻璃的吸收光谱4.4.2 玻璃样品的开孔Z-扫描实验4.4.3 玻璃样品的光限幅实验本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表的学术论文攻读硕士学位期间参加的科研项目致谢
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