导读:本文包含了二阶非线性光学材料论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:石墨,光学,复合材料,效应,纳米材料,倍频,偶氮。
二阶非线性光学材料论文文献综述
刘刚铄[1]（2019）在《Bi_2S_3、MoSe_2/石墨烯复合材料的叁阶非线性光学性质研究》一文中研究指出进入二十一世纪,激光产业蓬勃发展,研究强光作用下材料的非线性吸收和非线性折射变化的非线性光学随之兴起。叁阶非线性光学性质的研究,对于研究非线性光学、发展激光产业,研制新型光子器件、光开关、光通讯等具有重要的意义,非线性光学器件可广泛应用于全光开关、光频率转换、光限幅器和光信息通讯等领域。半导体纳米材料一直是具有较好性能的非线性材料之一,其通常具有着较大的载流子迁移率、较快的响应速度、较小的阈值功率和较高的非线性极化率等独特优势。金属硫族化合物之一的硫化铋(Bi_2S_3)是直接带隙的无机半导体材料,室温下的禁带宽度是1.3 eV,具有环境友好和优良的光电性能等特点;二硒化钼(MoSe_2)属于过渡金属二硫族化合物,单层结构是直接带隙半导体,具有1-2 eV的带隙,具有独特的薄原子层状结构和光吸收性能,可应用于光催化、电极、润滑等领域;二维材料石墨烯由有序排列的六角晶格sp~2杂化碳原子组成,具有特殊的二维π电子共轭结构和包括像狄拉克锥型能带结构、优异的热导性和机械稳定性等新奇的特性。本文选取了Bi_2S_3和MoSe_2这两种典型的半导体纳米材料,对它们与石墨烯复合材料的叁阶非线性光学性质及增强机理进行了研究,并在此基础上提出了半导体量子点与石墨烯之间电荷转移过程及模型构建的系列问题。从形貌、结构、线性光学性能、电荷转移原理和非线性光学极化率等多方面着手,分别讨论了Bi_2S_3纳米粒子与石墨烯纳米片之间的协同极化效应,和MoSe_2纳米片与石墨烯纳米片间层级生长机制对非线性光学性质的影响。同时为探究时间、浓度、光强对非线性光学性质的影响,研究了不同反应时间、不同石墨烯掺杂浓度和不同激光辐射强度下复合材料的叁阶非线性光学性质,并进行了详细分析。第一章绪论主要介绍了半导体量子点、石墨烯与非线性光学的发展概况;第二章主要介绍了非线性光吸收与非线性光折射两个重要性质和Z-扫描技术测量非线性光学参数的基本原理和理论计算;第叁章是Bi_2S_3与石墨烯复合材料的叁阶非线性光学性质研究;第四章是MoSe_2与石墨烯复合材料的叁阶非线性光学性质研究;第五章是总结与展望。本文的主要工作内容如下:第一,通过湿化学法制备了高纯度的氧化石墨烯和还原氧化石墨烯,对还原前后石墨烯的X射线衍射光谱、傅里叶转换红外光谱及紫外可见吸收光谱进行了对比,对其结构和性质进行了分析,最后通过Z-扫描技术测量了还原氧化石墨烯的非线性光学性质,发现其具有饱和吸收、正的非线性折射的性质。第二,通过液相合成法制备了Bi_2S_3纳米粒子和Bi_2S_3/RGO复合材料,对材料的形貌和结构进行了表征,结果显示Bi_2S_3纳米粒子在石墨烯纳米片的表面分散性良好,粒径均一。通过532 nm波长的皮秒激光器采用Z-扫描技术测试了材料的叁阶非线性光学性质,结果表明Bi_2S_3和Bi_2S_3/RGO复合材料都具有反饱和吸收和正的非线性折射的性质。非线性光学性能的增强机理可以归因于量子尺寸效应、增强的电荷转移和协同效应。研究表明Bi_2S_3/RGO复合材料在光限幅和光开关等领域具有潜在应用价值。第叁,通过简易的溶剂热法制备了MoSe_2亚微米球和MoSe_2/RGO复合材料,对它们的叁阶非线性光学性质进行了分析。结构和形貌表明单体MoSe_2具有亚微米球的形状,尺寸大约在500 nm左右,而在石墨烯纳米片的表面MoSe_2形成了由薄片组成的网状结构。通过波长为532 nm、脉宽为30 ps的锁模脉冲激光器对材料进行了Z-扫描测试,结果表明MoSe_2和MoSe_2/RGO复合材料都具有饱和吸收和正的非线性折射的性质,可应用在饱和吸收体、光调制器和锁模脉冲激光器等领域。第四,对全文的工作内容进行了总结,并对石墨烯与半导体复合材料之间的电荷转移和结构缺陷等问题进行了展望。(本文来源于《河南大学》期刊2019-06-01）
张栖铭[2]（2019）在《还原氧化石墨烯及石墨烯/TiO_2复合材料的叁阶非线性光学性质研究》一文中研究指出第一台红宝石激光器的诞生使光学技术产生了革命性的发展,对光学理论产生了深刻的影响,其应用已经遍及人们生产和生活的各个领域。其中一个重要的分支领域就是非线性光学。非线性光学材料在激光技术、光谱学、光通信、集成光学、光开关等领域有重要作用。因此,寻找具有优异性能的非线性光学材料成了重要目标。石墨烯是一种由碳原子以sp~2杂化轨道组成的蜂窝状二维纳米材料,被认为是构筑富勒烯、碳纳米管、石墨的基本单位。由于石墨烯平面结构稳定、电子迁移率快、比表面积高等,因此石墨烯具有非常优异的热性能、电性能和机械性能。石墨烯在电子产品、光学传感器、纳米电子器件以及太阳能电池等方面备受关注。制备石墨烯的主要方法有五种。分别为微机械剥离法、液相剥离法、化学气相沉淀法、外延生长法、氧化石墨还原法。本文采用的是氧化石墨还原法。因为氧化石墨烯引入氧原子后改变了碳原子的轨道杂化类型,使得石墨烯内部出现sp~3杂化轨道,这种改变影响了石墨烯的光学特性。因此,探究石墨烯和氧化石墨烯的叁阶非线性光学特性非常有必要。寻找叁阶非线性系数大和非线性响应速度快的材料已经成为非线性光学的主流目标,叁阶非线性光学材料探究主要集中在半导体材料和金属材料上。但是金属表面等离子体峰附近光吸收有着极大的增强。而金属氧化物材料由于具有优良的光、电、磁等性能,成为了新的研究热点。二氧化钛作为金属氧化物,同时也是经典的半导体材料,具有高透射率、高折射率和大的叁阶非线性系数,成为了氧化物材料研究的重中之重。与单纯的二氧化钛相比,二氧化钛的纳米复合材料因其在光电子和光电器件中的潜在应用而引起了越来越多人的研究。一些研究表明,二氧化钛复合材料可以抑制电子/空穴对的复合,在带隙中引入新的能级,从而加速光生电子的转移,进而提高材料的叁阶非线性特性。本论文所做的主要工作有:第一,对不同还原程度氧化石墨烯叁阶非线性光学性质进行了研究。首先用改进的Hummers法制备含氧量较高的氧化石墨烯,然后通过逐渐增加硼氢化钠的剂量来制备不同还原程度的氧化石墨烯。最后用X射线衍射仪、傅里叶红外光谱、拉曼光谱、透射电子显微镜等对样品进行表征。我们用皮秒激光器Z-扫描法对样品的非线性光学性质进行了测量和分析。测试表明氧化石墨烯在10μJ下Z-扫描开孔图呈现峰状,说明氧化石墨烯具有饱和吸收特性。氧化石墨烯的闭孔Z-扫描图呈现先谷后峰的形状,说明氧化石墨烯有正的非线性折射率,具有自聚焦的性质。我们分析原因,这是因为石墨烯的电子结构为无质量的Dirac费米子。石墨烯导带和价带相交于狄拉克点,石墨烯的带隙为零,很容易吸收任何波长的所有光子。所以石墨烯具有饱和吸收特性,可用于激光调Q技术。在不同还原程度的氧化石墨烯中,由于石墨烯sp~2杂化结构和氧化石墨烯sp~3杂化结构转化,使得氧化石墨烯电子能量结构发生变化,导致了其吸收特性也不断发生变化。第二,二氧化钛和氧化石墨烯复合材料的叁阶非线性研究。并使用X射线衍射仪、紫外-可见吸收光谱以及透射电子显微镜等对复合材料的结构和尺寸进行了表征和测试。结果证明了石墨烯和二氧化钛的复合材料开孔Z-扫描图像表现出对称的峰状,呈现出饱和吸收特性,具有自聚焦性质。闭孔/开孔Z-扫描图呈现出先谷后峰的形状,具有负的非线性折射率,且复合材料在反应时间10小时时叁阶非线性特性达到最好。我们这是因为复合物在反应过程中抑制了电子空穴对的复合,导致了能级产生了变化,影响了材料的非线性光学性质。第叁,总结了本论文的主要工作以及对今后的工作进行了展望。并指出了未来进一步有待研究和解决的问题以及基本思路。(本文来源于《河南大学》期刊2019-06-01）
解植擎[3]（2019）在《新型硼酸盐/磷酸盐二阶非线性光学材料的合成、结构及性能研究》一文中研究指出随着光通讯、大气环境监测、微创手术、激光加工、激光制导等技术和科研领域的发展,二阶非线性光学(以下简称为非线性光学)晶体材料的研究受到越来越多的关注。随着科学研究的进步和生产生活要求的提高,人们对这些材料的需求也越来越迫切。本论文以探索新的非线性光学晶体材料为主要目标,采用高温熔液、固相合成等方法,通过筛选出有利于拓宽透过范围或者增大倍频效应的优异基元,如:阴离子基团以B-O和P-O基团为主,阳离子以碱金属、碱土金属、稀土金属及含有孤对电子和d~(10)的过渡金属为主,合成了多个稀土金属硼酸盐和多聚磷酸盐化合物。主要研究内容如下:1、K_7MRE_2B_(15)O_(30)(M=Zn,Cd,Pb;RE=Sc,Y,Gd,Lu):一系列在非线性领域具有潜在应用价值的稀土金属硼酸盐的合成和表征。通过高温熔液法合成了K_7MRE_2B_(15)O_(30)(M=Zn,Cd,Pb;RE=Sc,Y,Gd,Lu)一系列新化合物,它们结晶于叁方晶系,空间群为R32。在这些晶体结构中,所有的B原子与O原子连接形成BO_3叁角形和BO_4四面体,进一步通过共角连接形成了孤立的B_5O_(10)基团,B_5O_(10)基团通过与REO_6八面体连接形成叁维框架结构,一价K~+离子和二价M~(2+)离子填充在B_5O_(10)基团和REO_6多面体连接形成的空隙中保持键价平衡。漫反射光谱测试表明K_7CdRE_2B_(15)O_(30)(RE=Sc,Y,Gd,Lu)具有较短的截止边约为200 nm,可达到紫外区。粉末倍频测试结果显示它们具有较大的倍频效应,在Nd:YAG激光器输出的1064 nm激光的条件下,被测化合物的倍频效应约为1.5-2.1倍KDP,且能实现相位匹配。同时利用理论计算的方法来帮助探索它们的结构性能关系。2、LiZnP_3O_9:一种应用于非线性光学领域的多聚磷酸盐的晶体结构和理论研究。LiZnP_3O_9结晶于正交晶系,空间群为P2_12_12_1,晶胞参数为a=8.330(3)?,b=8.520(3)?,c=8.635(3)?,Z=4。在LiZnP_3O_9的晶体结构中,P与四个O原子连接形成了PO_4四面体,然后这些四面体通过共顶点连接形成zig-zag[PO_3]_∞链。Li原子和Zn原子填充在[PO_3]_∞链的间隙中。漫反射光谱表明LiZnP_3O_9具有较短的截止边,约为204 nm。粉末倍频测试结果表明在Nd:YAG激光器输出1064 nm激光的条件下倍频效应约为KDP的0.2倍,且能实现相位匹配。此外,采用基于第一性原理计算分析这些化合物的结构性能关系。(本文来源于《新疆大学》期刊2019-05-20）
钟全洁[4]（2019）在《偶氮苯-咔唑类叁阶非线性光学材料的设计、合成与性能研究》一文中研究指出惯性约束聚变(ICF)实验研究中需要对散射光的空间分布进行测量。散射光空间分布可以用基于光克尔效应的偏振成像技术进行时间分辨测量,其测量光路中需要使用性能优良的叁阶非线性光学材料。相比于无机非线性光学材料,有机聚合物非线性光学材料具有非线性系数大,响应速度快,加工成型性能好以及可以在分子层面对材料进行设计从而使其达到最佳的性能等优势。由于非线性功能分子一般具有刚性骨架且极性较大,堆迭效果导致聚合物不溶。因此,主、客体掺杂技术是一种制备聚合物非线性光学材料较为有效的方法。主客体掺杂聚合物非线性光学材料具有制备简单、加工成型性能好等优势,但是材料的非线性光学性能有待提高。本论文基于对分子结构和非线性光学性能关系的研究,设计并合成了偶氮苯-咔唑类分子,通过主、客体掺杂的方法制备了HMNAC/PMMA聚合物非线性光学材料。本论文主要研究内容如下:基于完全态求和方法(Sum-over-states method)研究了基组对(超)极化率计算精度以及计算时间的影响。结果表明2-zeta基组适合计算大体系分子的二阶超极化率Y,高角动量的极化函数增加计算时间的同时对二阶超极化率γ计算精度影响有限,合适的弥散函数有利于提高二阶超极化率γ的计算精度。具体地,aug-cc-PVDZ适合计算大体系分子的二阶超极化率γ。在CAM-B3LYP/aug-cc-PVDZ水平研究了分子的结构和非线性光学性质之间的关系,研究结果表明增大分子内离域π电子的共轭范围,分子包含推拉电子基团有利于增强分子的二阶超极化率γ。基于分子结构-性质的研究结果设计了偶氮苯-咔唑类分子。电子-空穴密度分布研究表明偶氮苯-咔唑化合物非线性光学性质来源于电荷转移激发及局部激发,其中电荷转移激发起主导作用。基于设计的偶氮苯-咔唑类分子,选择合适的合成路径成功合成了目标分子。采用Z-扫描技术对合成的偶氮苯-咔唑类分子的叁阶非线性光学性质进行了研究。HMNAC分子表现出优良的叁阶非线性光学性质,分子在纳秒时间尺度(4ns,532nm)表现出自散焦、饱和吸收和反饱和吸收特性,二阶超极化率γ=2.59 ×10-29esu,非线性品质因子FOMs=1.5;在飞秒时间尺度(190fs,532nm)分子表现出自聚焦、饱和吸收和反饱和吸收特性,二阶超极化率Y=9.31 × 10-32esu,非线性品质因子FOMs=0.4。HMNAC分子不具备加工成型性能,并且难以与半导体集成做成器件,这限制了该材料在非线性光学领域的应用范围。为此,本论文采用主客体掺杂技术制备了 HMNAC/PMMA聚合物非线性光学材料。通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、热重分析(TG)以及差示扫描量热法(DSC)分别对样品的透过率、热稳定性以及吸(放)热进行了研究。采用纳秒时间尺度(4ns,532nm)Z-扫描技术对样品的叁阶非线性光学性质进行了研究。开孔Z-扫描研究表明随着样品中HMNAC分子浓度的增加以及光强的增强,样品表现出由饱和吸收到反饱和吸收的转变,基于五能级模型对这种现象进行了解释。闭孔Z-扫描测试中样品表现出自散焦的特性,这归因于HMNAC分子激发态能级折射体积ηE小于基态能级的折射体积η0。Z-扫描研究表明HMNAC/PMMA主客体掺杂聚合物非线性光学材料具有优良的叁阶非线性光学性质。样品叁阶非线性光学极化率χ(3)与样品中HMNAC分子浓度呈正相关,样品中HMNAC含量0.15wt%时,材料的叁阶非线性光学极化率X(3)达到1.48× 10-10esu。该主客体掺杂聚合物叁阶非线性光学材料有望在ICF光学诊断,低能耗、高对比度全光开关和光通信等领域得到应用。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2019-05-07）
仇啸霆[5]（2018）在《具有叁阶非线性光学性质的簇合物材料的构筑》一文中研究指出具有超分子框架结构的簇合物是一类潜在的非线性光学材料,这些框架大多以单一金属离子作为结构的节点,但以异金属簇核作为节点的结构却鲜有报道。自固氮酶中铁钼辅酶(FeMoco)的结构和一氧化碳脱氢酶/乙酰辅酶的结构确定以来,异金属Mo(W)-M’-S(M’=Fe、Cu、Ag、Au等)簇的研究得到迅猛发展。我们课题组长期以来从事Mo(W)-Cu(Ag)-S簇合物光电材料的构筑、结构及其叁阶非线性光学性质的研究。本学位论文主要是组装新型W-Cu-S簇合物材料,提出簇基模块组装法(CMC)阐述复杂的W-Cu-S簇合物结构,研究其溶液的叁阶非线性光学性质。首先,我们采用簇基模块组装法,以[Et_4N][Tp*WS_3](1,Tp*=叁(3,5-二甲基吡唑)氢合硼酸根)、[Et_4N][Tp*WS_3(CuCl)_3](2)、[Et_4N][(Tp*WS_3Cu_3Cl)_2(μ-Cl)_2(μ_4-Cl)](3)、[Et_4N][Tp*WS_3(CuBr)_3](4)、[Cu(MeCN)_4](PF_6)、异烟酸、CsCl、CuCN、CuCl、AgOTf(叁氟甲磺酸银)、AgNTf_2(双叁氟甲磺酸亚胺银)及bpp(bpp=1,3-双(4-吡啶基)丙烷)为原料组装了5个具有高对称性的结构:四面体簇[(Tp*WS_3Cu_3(CN))_2(η~2-SO_4~(2-))_(0.5)CN]_2·CHCl_3(5·CHCl_3)、四边形簇[Et_4N]_2[(Tp*WS_3Cu_3(CN)_(0.5))_2(μ-Cl)_2(μ_4-Cl)]_2(PF_6)_2(6)、[2]索烃簇[(Tp*WS_3Cu_3)_2(μ_3-Cl)_2(bpp)_3]_2(OTf)_4·2CHCl_3(7·2CHCl_3)、[2]索烃簇[(Tp*WS_3Cu_3)_2(μ_3-Cl)_2(bpp)_3]_2(NTf_2)_4·2CHCl_3(8·2CHCl_3)及[2]索烃簇[(Tp*WS3Cu3Cl1.13Br0.87)2(bpp)3]2[(Tp*WS3Cu3Cl1.26Br0.74)2(bpp)3]2(NTf2)6(OTf)2(F3CSO2OOSO_2CF_3)·2CHCl_3(9·2CHCl_3)。簇合物5-9的结构由X射线单晶衍射确定,并通过红外光谱、紫外-可见光谱和电喷雾质谱等进行了表征。我们用簇基模块组装法对这些W-Cu-S簇合物结构进行了清晰的描述。通过Z-扫描法测定簇合物5-9溶液的叁阶非线性光学性质,它们均具有较好的叁阶非线性光学响应。其次,在上述组装过程中,我们还分离得到了5其他类型结构的簇合物[(Tp*WS_3(CuCl)_3)Cs(μ-MeCN)(MeCN)_2]_2(10)、[(Tp*WS_3Cu_3)_2Cl(μ-Cl)_2(μ_4-Cl)(MeCN)](11)、[(Tp*WS_3Cu_3Cl)_2(pz)_5](PF_6)_2(12,pz=吡嗪)、[(Tp*WS_3(CuCl)_3)(μ_6-Cl)(Tp*WS_3Cu_3(ani)_3)](13,ani=苯胺)及[Tp*WS_3Cu_3Cl(μ_2-Cl)(4,4’-bipy)]_n(14)。它们的结构均由X射线单晶衍射确定,并通过红外光谱、紫外-可见光谱和电喷雾质谱等进行了表征。同样用Z-扫描法测定簇合物10-14溶液的叁阶非线性光学性质,其中簇合物10,11和13也具有不错的叁阶非线性光学响应。(本文来源于《苏州大学》期刊2018-06-01）
陈聪[6]（2018）在《石墨烯与硒化物复合材料的叁阶非线性光学性质研究》一文中研究指出叁阶非线性光学特性作为非线性光学研究的重要组成部分,随着非线性光学的发展一直广受重视。它对材料在光参量振荡器、被动光学限幅器等非线性光学器件上的应用有很大的指导作用。因此探究材料的叁阶非线性光学特性以及对材料的非线性光学性能提升的研究具有非常重要的意义。半导体纳米材料的几何维度被限制在纳米量级,具有特殊的能带结构和量子限域效应,使得其具有比体材料更好的光学特性,成为非线性材料研究的热点。而作为直接带隙的半导体纳米材料硒化锌(ZnSe)和硒化铋(Bi_2Se_3)以其特别的光、电、热和化学性质受到了独特的关注。但是由于这些材料易发生团聚,受到比表面积和颗粒半径等的影响,使得同种材料的叁阶非线性光学特性差异很大。因此可以通过氢键或者共价键的方式将其修饰到其它的材料上,从而阻止材料之间的团聚,以使其具有更好的叁阶非线性光学特性。石墨烯作为一种碳原子以sp~2杂化形式存在的六边形晶格结构,是一种二维结构的无机纳米材料。它以其丰富的来源,超高的机械强度,稳定的平面结构,出色的导热和导电性能以及较快的电子迁移速率,高的比表面积等性能,成为一种理想的无机非金属纳米材料来制备复合材料并引起广泛关注。由于其本身具有较强的叁阶非线性光学性质,石墨烯与半导体纳米材料复合不仅能够解决半导体纳米材料易团聚、难分散的问题,同时还增强了单体材料的叁阶非线性光学特性,使得复合材料的性能有了很大程度的提升。因此,对石墨烯和硒化物复合材料的叁阶非线性光学性质研究具有很好的现实意义。为了进一步研究石墨烯和硒化物叁阶非线性光学特性的增强效应,并为以后材料在非线性光学器件上的应用奠定基础,本文对石墨烯与半导体纳米材料硒化锌(ZnSe)和硒化铋(Bi_2Se_3)复合材料的制备、表征和叁阶非线性光学性质进行以下几个方面的研究:以石墨粉为原料利用修饰过的Hummers法来制备氧化石墨烯,得到含氧量较高的氧化石墨烯,并通过水合肼为还原剂制备还原氧化石墨烯的基础研究。由于石墨粉有丰富的来源,实验成本低,样品较容易获得。对样品进行非线性测量,结果表明所得样品具有比较好的叁阶非线性光学特性。石墨烯纳米材料和硒化锌量子点复合材料的合成与叁阶非线性光学效应的研究。通过控制水合肼的量用热化学反应法来制备硒化锌量子点及其复合材料,并对样品进行了X射线衍射、紫外-可见吸收光谱、傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜以及拉曼光谱等的表征。实验结果表明,硒化锌量子点的X射线衍射峰分别对应(111)、(220)以及(311)晶面,表明其具有闪锌矿结构。透射电子显微镜的形貌图表明单纯的量子点易团聚,复合后可以很好的分散在石墨烯表面。同时运用单光束Z-扫描技术对复合材料进行非线性的测量。结果表明,复合材料的叁阶非线性光学效应增强,不同形貌之间的复合材料的非线性光学效应差别很大。复合材料的非线性光学效应增强是由于石墨烯与硒化锌之间的电荷转移所引起的协同效应和线性吸收系数的增强导致的,但是由于结构缺陷的程度不同,导致增强的程度不同。石墨烯纳米材料和硒化铋量子点复合材料的叁阶非线性光学效应的研究。通过控制反应时间,在没有通入任何保护气体的情况下,用高温热注入法对硒化铋量子点及其复合材料进行制备。并对样品进行了紫外-可见吸收光谱的表征,发现复合材料的吸收峰发生了明显的红移。通过X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱和透射电子显微镜对样品的结构和形貌进行了表征。结果表明,硒化铋量子点尺寸均在10 nm左右。通过Z-扫描技术对样品的非线性光学效应进行测试,在532 nm 38 ps的激光脉冲作用下,测得的Z扫描开孔曲线为中心对称的峰形分布,这表明样品存在着饱和吸收的现象。同时复合材料较硒化铋量子点的叁阶非线性光学特性增强。这对以后探索这些材料在光限幅器等方面的应用提供了比较有价值的参数。(本文来源于《河南大学》期刊2018-05-01）
高亚鸽[7]（2018）在《碲化铋与石墨烯复合材料的叁阶非线性光学性质的研究》一文中研究指出自激光技术问世以来,具有优良非线性光学效应、较大非线性系数和较小光学损耗等性质的非线性光学材料在光通信、光限幅器、光开关、光数据存储等光学器件方面有着重要应用。非线性光学材料分为无机和有机非线性光学材料,目前研究比较热的无机非线性光学材料有碳材料、半导体纳米材料和金属材料等。石墨烯是由二维六角形排列的碳原子组成的蜂窝状结构,是组成其他石墨材料的基本单元,能够通过不同形式的变化成为零维的富勒烯,一维的碳纳米管和叁维的石墨。在热、电、机械性能方面,石墨烯具有稳定有序的二维平面结构、高比表面积、超快的电子转移等性能,使石墨烯成为了半导体纳米材料良好的载体。石墨烯的狄拉克锥所具有的零带隙,宽带吸收,可控调制深度、高损伤阈值等优异的性质在材料、能源、环境、医学、生物等领域应用广泛,同时也有许多有趣的非线性光学性质已经被报道。石墨烯的制备方法主要有六种,分为自上而下、自下而上两大类,本文采用化学剥离石墨粉—还原氧化石墨烯的制备方法。主要是由于它具有反应时间短,反应流程简单,实验过程安全性较高,对环境污染较小等特点。除石墨烯之外,另一种二维材料——拓扑绝缘体,由于其具有的独特性质,包括内部绝缘,表面金属态,小带隙结构和反演时间对称自旋轨道结构,也吸引了研究者的极大兴趣和广泛关注。本文主要研究的碲化铋(Bi_2Te_3)纳米颗粒和纳米片与石墨烯复合材料的叁阶非线性光学性质,从形貌、结构、光学性质、电荷转移和非线性光学极化率等多个方面着手,详细介绍了第二代拓扑绝缘体——碲化铋所具有的强光光折变性质。分别探讨了碲化铋纳米颗粒与石墨烯片的协同增强机理,和碲化铋纳米片与石墨烯片两种层级结构的复合材料相互作用过程,并归纳总结了反应时间、反应浓度、实验材料和样品形貌对实验最终结果的影响。最后对两种实验进行了合理比较,提出了碲化铋纳米颗粒更有利于复合材料非线性光学性质的改善和提高。本文总共四章,第一章绪论主要对研究的拓扑绝缘体Bi_2Te_3、氧化石墨烯、石墨烯的基本性质和发展概况做了阐述,并介绍了叁阶非线性光学理论、测量方法和计算方法;第二章制备了氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(RGO)、Bi_2Te_3纳米颗粒、graphene/Bi_2Te_3纳米颗粒复合材料,并对样品进行表征,分析其叁阶非线性光学特性;第叁章制备了Bi_2Te_3纳米片以及与石墨烯的复合物,并采用Z-扫描技术研究了材料的叁阶非线性光学特性;第四章是总结与展望。本论文的主要工作内容有:第一、graphene/Bi_2Te_3纳米颗粒复合材料的叁阶非线性光学性质研究。首先采用改进后的Hummers法在酸性环境下制备纯度较高的氧化石墨烯,同时用水合肼还原氧化石墨烯并制备纯Bi_2Te_3纳米颗粒,并用一步合成法制备graphene/Bi_2Te_3纳米颗粒复合材料,并通过控制反应时间得到不同的样品。用透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱、傅里叶红外光谱等对样品材料进行一系列的表征。用波长532 nm皮秒激光器对样品的非线性光学性质进行测试和分析。结果显示,石墨烯、Bi_2Te_3纳米颗粒和graphene/Bi_2Te_3纳米颗粒都具有很好非线性光学特性且都呈现饱和吸收和自聚焦性质,复合材料随着反应时间的增加,折射率先增大后减小,叁阶非线性极化率随之改变。经过研究,增强来源于碲化铋纳米颗粒和石墨烯复合后产生的协同效应和小尺寸的碲化铋纳米颗粒在石墨烯片上满足的局域场效应,而减弱可能是由于过量的碲化铋纳米颗粒从石墨烯片上脱落,阻碍了电荷的有效传输,影响复合材料的非线性光学性能。第二、graphene/Bi_2Te_3纳米片复合材料的叁阶非线性光学性质研究。首先采用水浴加热法制备了六角晶格的Bi_2Te_3纳米片和掺杂氧化石墨烯的graphene/Bi_2Te_3复合物,由透射电子显微镜可以清楚地看到对于聚集的碲化铋纳米片分散性的改善,随反应时间的增加,观察到六角星形碲化铋纳米片平均直径增加,厚度增大,尺寸增大,这一生长情况与大多数纳米材料结晶特征相似。我们测试了X射线衍射光谱、傅立叶红外光谱、拉曼光谱和紫外可见吸收光谱等,对碲化铋/石墨烯复合材料的结构、性质进行了表征。由Nd-YAG锁模脉冲激光器的Z-扫描测量结果来看,复合物的叁阶非线性极化率对比纯的石墨烯与碲化铋均无大的改变,纳米片状碲化铋与石墨烯通过近似线状结合,相比较纳米颗粒与石墨烯片层之间产生的紧密相互联结,片状接触共轭作用有限。但反应24 h后,碲化铋纳米片与石墨烯复合物的叁阶非线性极化率超过了纯的碲化铋,表明结晶度越高,晶型越完整的碲化铋纳米片与石墨烯间的协同效应越强。同时,我们给出了碲化铋纳米片在石墨烯薄层上可能的生长过程和机制,得到复合材料具有饱和吸收和自聚焦的性质,结果展现了此复合材料会在饱和吸收体和锁模脉冲激光器中具有潜在的应用价值。第叁、对本论文的工作总结和今后工作的展望。并指出了今后有待解决的问题和基本思路。(本文来源于《河南大学》期刊2018-05-01）
张欣[8]（2018）在《量子点/MWCNTs复合材料的叁阶非线性光学性质研究》一文中研究指出非线性光学是非线性物理学的一个分支,主要研究激光与物质相互作用时产生的非线性现象及其应用。随着人们对非线性光学材料的不断研究,发现了许多非线性光学的优点以及重要应用意义,使其在全光开关、光限制器、光频率转换、光脉冲压缩、超精细物质结构分析等方面发挥着重要作用。因此,近年来非线性光学材料越来越成为研究者探索的方向,其中包括半导体量子点、碳纳米管及其他们的各种复合材料。独特的一维管状结构以及特殊优异的物理化学性质使得碳纳米管在物理学、生物学、化学以及材料科学等许多领域扮演着极其重要的作用。碳纳米管的主要杂化方式是碳原子的sp~2轨道杂化,因此碳纳米管具有较强的非线性响应以及较快的响应速度,这为碳纳米管的叁阶非线性研究奠定了良好的基础,越来越多的学者致力于研究其叁阶非线性的特点。半导体量子点具有十分优异的光学性质,尤其是叁阶非线性光学性质的研究越来越受到学者的青睐。其中对IV-VI族和II-VI族半导体量子点的研究最为广泛,这类半导体具有独特的叁阶非线性特性,较强的非线性响应,因此在光通信以及光存储等众多领域发挥着极其重要的作用。而碳纳米管与量子点的复合材料也表现出优异的非线性性质并且可以改善单独碳纳米管的局限性,因此碳纳米管与量子点复合材料的叁阶非线性也是十分值得研究的课题。本文的组成结构包括以下几个方面:首先对非线性光学和Z-扫描理论进行简单描述,并对半导体量子点和碳纳米管的研究概况进行分析;其次介绍了PbS量子点的制备方法以及叁阶非线性性质,重点介绍了碳纳米管的纯化以及不同浓度的PbS量子点与碳纳米管的复合材料,并分析了量子点浓度对叁阶非线性性质的影响;然后研究了硒化镉量子点与碳纳米管的复合材料并探究了其叁阶非线性性质;最后一部分是对全文的总结与展望。本论文的主要研究工作:第一,PbS作为一种直接带隙半导体材料,具有较小的禁带宽度(0.41 ev),较大的激子半径(18 nm),这使其具有相对较强的电子-空穴对限域效应、相对较大的非线性响应。本文通过简单的超声化学法合成了PbS量子点,所制备的量子点为面心立方结构,尺寸在20 nm左右并且大小均一。根据Z-扫描测试可以看出PbS量子点具有双光子吸收、自散焦的性质。第二,对碳纳米管进行了表面改性处理,接枝EDTA基团,并在大气环境下利用水浴超声法通过控制铅源和硫源的含量合成了不同浓度的PbS量子点与碳纳米管的复合材料。测试结果表明随着Pb源和S源的增加,碳纳米管表面的PbS量子点的数量逐渐增多、密度逐渐变大、厚度逐渐增加,复合材料的直径也会逐渐增大。其叁阶非线性测试结果表明复合材料具有饱和吸收、自聚焦的性质,随着PbS浓度的增加复合材料的叁阶非线性极化率呈现出先增大后减小的变化趋势,当PbS的浓度为1.25×10~(-2)mol/L时,得到最大叁阶非线性极化率χ~((3))=3.81×10~-1212 esu。第叁,大气环境下采用一种安全、低成本的“绿色”合成工艺制备了硒化镉量子点与碳纳米管的复合材料,表征结果显示硒化镉量子点具有立方闪锌矿结构,并且具有良好的结晶性。复合材料的I_D/I_G值相对于碳纳米管明显增加,并且复合材料相对于单纯的碳管增加了一个由硒化镉量子点引起的吸收峰。对复合材料进行叁阶非线性测试,得出CdSe/MWCNTs复合材料具有饱和吸收、自聚焦的性质。第四,对论文的主要内容进行总结,并对日后可进行的工作进行展望。(本文来源于《河南大学》期刊2018-05-01）
刘承[9]（2018）在《具有支化结构的二阶非线性光学材料的设计、合成及性能研究》一文中研究指出有机/高分子二阶非线性光学材料是非线性光学材料研究中的一个重要分支,它们在光信息处理、数据存储等领域发挥着重要的作用。近年来,科学家们将具有高度支化结构的树枝状超支化高分子引入到二阶非线性光学材料的设计中,并探索它们的结构与性能的关系。本论文在前人的研究基础上,设计合成了6种新型树枝状超支化高分子,并对它们的二阶非线性光学性能进行了研究。本论文的主要研究内容和结论如下:1.通过简便的原子转移自由基聚合反应(ATRP),将树枝状生色团引入树枝状超支化高分子的主链上,从而提高生色团的取向稳定性。通过原位二次谐波产生法测试,P1、P2和P3均表现出良好的二阶非线性光学性能,二次谐波产生系数(d_(33)值)分别为105 pm/V、97 pm/V、93 pm/V,去极化温度(d_(33)值开始衰减时的温度)分别为72~°C、80~°C、88~°C。与含有相同类型生色团的树枝状超支化高分子相比较,P1、P2和P3都表现出了更高的去极化温度。2.通过取代、重氮化以及酯化反应,成功合成了两个含有非线性光学生色团的AB_2型单体M1和M2,并通过核磁共振谱鉴定了它们的结构。在后续的研究工作中,我们将以M1和M2为单体单元,通过Suzuki聚合制备支化度为1的超支化高分子,并测试其二次谐波产生系数,研究其结构与性能的关系。3.将“树枝状超支化高分子”的概念引入有机光折变材料的设计中,通过阳离子聚合反应,将生色团引入到树枝状超支化高分子的最外围,有效提高生色团的自由度,从而提高材料的光折变性能。通过二波耦合实验测试,P4、P5和P6均表现出良好的光折变性能,其中,P6的二波耦合增益系数(Γ值)高达131.8cm~(-1)。(本文来源于《郑州大学》期刊2018-04-01）
严逸凡[10]（2017）在《Ag_2Se和MoS_2纳米材料的叁阶非线性光学特性研究》一文中研究指出新型纳米材料的优质性能让它在各个领域中大放异彩,越来越多的人们开始研究这些有着与一般材料有着不同特性的新材料。近几十年来,纳米材料的制备和性质测量技术都有了非常大的进步。本文将研究重点放在了Ag_2Se和MoS_2的纳米材料上面,由于金属硫族化合物拥有一些优异的性质从而使得它们在光、热、磁学等方面有着比较广泛的应用,而Ag_2Se和MoS_2纳米材料也继承了金属硫族化合物的一些特性,因此选择将它们作为研究对象。通过研究它们的非线性光学性质以及展现的非线性光学现象,可以加深对它们的理解并找到它们在各种领域的应用前景。之后通过局域表面等离子共振效应来增强材料的非线性光学性能是一个更加广阔的方向,这样增加了获取有着优质性能的材料的可能性。本文主要的研究工作有如下几点:1.用高分辨电镜对Ag_2Se量子点样品进行表征,观察样品形貌并发现融合现象,之后用Z扫描光路研究分散于正己烷的Ag_2Se量子点的叁阶非线性光学响应。发现样品有着比较大的叁阶非线性极化率,在光学器件、光学通信等领域有着应用潜力。2.对Ag_2Se纳米颗粒进行更深入的研究,通过提高入射激光功率观察到衍射现象,我们发现随着功率的提高衍射环增加,但我们无法准确获取环的数量因此运用高速相机记录下衍射环的形成的动态过程并发现了衍射环扭曲的现象。最后我们通过空间自相位调制原理、风铃模型和引力效应解释观察到的特殊的衍射现象。3.对层状结构的MoS_2纳米材料通过Z扫描进行非线性光学性质研究,首先研究其水溶液的叁阶非线性光学效应,之后将材料在有Au纳米棒阵列的玻片上进行滴膜操作来对比研究金纳米棒阵列对于MoS_2纳米材料的非线性光学效应增强作用。结果表明金纳米棒阵列可以通过局域表面等离子共振效应来增强MoS_2纳米材料的非线性光学效应,这项技术可以让我们能够根据需求来调节纳米材料的性质,在材料制备领域有着非常大的应用前景。(本文来源于《华中科技大学》期刊2017-05-31）
二阶非线性光学材料论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
第一台红宝石激光器的诞生使光学技术产生了革命性的发展,对光学理论产生了深刻的影响,其应用已经遍及人们生产和生活的各个领域。其中一个重要的分支领域就是非线性光学。非线性光学材料在激光技术、光谱学、光通信、集成光学、光开关等领域有重要作用。因此,寻找具有优异性能的非线性光学材料成了重要目标。石墨烯是一种由碳原子以sp~2杂化轨道组成的蜂窝状二维纳米材料,被认为是构筑富勒烯、碳纳米管、石墨的基本单位。由于石墨烯平面结构稳定、电子迁移率快、比表面积高等,因此石墨烯具有非常优异的热性能、电性能和机械性能。石墨烯在电子产品、光学传感器、纳米电子器件以及太阳能电池等方面备受关注。制备石墨烯的主要方法有五种。分别为微机械剥离法、液相剥离法、化学气相沉淀法、外延生长法、氧化石墨还原法。本文采用的是氧化石墨还原法。因为氧化石墨烯引入氧原子后改变了碳原子的轨道杂化类型,使得石墨烯内部出现sp~3杂化轨道,这种改变影响了石墨烯的光学特性。因此,探究石墨烯和氧化石墨烯的叁阶非线性光学特性非常有必要。寻找叁阶非线性系数大和非线性响应速度快的材料已经成为非线性光学的主流目标,叁阶非线性光学材料探究主要集中在半导体材料和金属材料上。但是金属表面等离子体峰附近光吸收有着极大的增强。而金属氧化物材料由于具有优良的光、电、磁等性能,成为了新的研究热点。二氧化钛作为金属氧化物,同时也是经典的半导体材料,具有高透射率、高折射率和大的叁阶非线性系数,成为了氧化物材料研究的重中之重。与单纯的二氧化钛相比,二氧化钛的纳米复合材料因其在光电子和光电器件中的潜在应用而引起了越来越多人的研究。一些研究表明,二氧化钛复合材料可以抑制电子/空穴对的复合,在带隙中引入新的能级,从而加速光生电子的转移,进而提高材料的叁阶非线性特性。本论文所做的主要工作有:第一,对不同还原程度氧化石墨烯叁阶非线性光学性质进行了研究。首先用改进的Hummers法制备含氧量较高的氧化石墨烯,然后通过逐渐增加硼氢化钠的剂量来制备不同还原程度的氧化石墨烯。最后用X射线衍射仪、傅里叶红外光谱、拉曼光谱、透射电子显微镜等对样品进行表征。我们用皮秒激光器Z-扫描法对样品的非线性光学性质进行了测量和分析。测试表明氧化石墨烯在10μJ下Z-扫描开孔图呈现峰状,说明氧化石墨烯具有饱和吸收特性。氧化石墨烯的闭孔Z-扫描图呈现先谷后峰的形状,说明氧化石墨烯有正的非线性折射率,具有自聚焦的性质。我们分析原因,这是因为石墨烯的电子结构为无质量的Dirac费米子。石墨烯导带和价带相交于狄拉克点,石墨烯的带隙为零,很容易吸收任何波长的所有光子。所以石墨烯具有饱和吸收特性,可用于激光调Q技术。在不同还原程度的氧化石墨烯中,由于石墨烯sp~2杂化结构和氧化石墨烯sp~3杂化结构转化,使得氧化石墨烯电子能量结构发生变化,导致了其吸收特性也不断发生变化。第二,二氧化钛和氧化石墨烯复合材料的叁阶非线性研究。并使用X射线衍射仪、紫外-可见吸收光谱以及透射电子显微镜等对复合材料的结构和尺寸进行了表征和测试。结果证明了石墨烯和二氧化钛的复合材料开孔Z-扫描图像表现出对称的峰状,呈现出饱和吸收特性,具有自聚焦性质。闭孔/开孔Z-扫描图呈现出先谷后峰的形状,具有负的非线性折射率,且复合材料在反应时间10小时时叁阶非线性特性达到最好。我们这是因为复合物在反应过程中抑制了电子空穴对的复合,导致了能级产生了变化,影响了材料的非线性光学性质。第叁,总结了本论文的主要工作以及对今后的工作进行了展望。并指出了未来进一步有待研究和解决的问题以及基本思路。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
二阶非线性光学材料论文参考文献
[1].刘刚铄.Bi_2S_3、MoSe_2/石墨烯复合材料的叁阶非线性光学性质研究[D].河南大学.2019
[2].张栖铭.还原氧化石墨烯及石墨烯/TiO_2复合材料的叁阶非线性光学性质研究[D].河南大学.2019
[3].解植擎.新型硼酸盐/磷酸盐二阶非线性光学材料的合成、结构及性能研究[D].新疆大学.2019
[4].钟全洁.偶氮苯-咔唑类叁阶非线性光学材料的设计、合成与性能研究[D].中国科学技术大学.2019
[5].仇啸霆.具有叁阶非线性光学性质的簇合物材料的构筑[D].苏州大学.2018
[6].陈聪.石墨烯与硒化物复合材料的叁阶非线性光学性质研究[D].河南大学.2018
[7].高亚鸽.碲化铋与石墨烯复合材料的叁阶非线性光学性质的研究[D].河南大学.2018
[8].张欣.量子点/MWCNTs复合材料的叁阶非线性光学性质研究[D].河南大学.2018
[9].刘承.具有支化结构的二阶非线性光学材料的设计、合成及性能研究[D].郑州大学.2018
[10].严逸凡.Ag_2Se和MoS_2纳米材料的叁阶非线性光学特性研究[D].华中科技大学.2017
论文知识图
