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d10阳离子对红外非线性光学材料性质的影响

2020-12-08阅读(168)

d10阳离子对红外非线性光学材料性质的影响

论文摘要

红外非线性光学晶体材料在固态激光器频率转换技术中发挥着极其重要的作用,用这些材料制成的高质量光学器件能够广泛应用于激光通讯、激光切割、激光制导、激光雷达、激光医疗、激光武器和激光美容等涉及军用、医用以及民用多个领域。目前投入商业市场并能批量生产的红外非线性光学材料主要包括AgGaS2,AgGaSe2和ZnGeP2晶体,虽然他们具备较宽的红外透过范围和较大的倍频效应,然而这些材料或因其相对较小的光学带隙导致了低的激光损伤阈值,或因其无法避免的双光子吸收的缺点在某种程度上限制了它们更加广泛的应用。因此,探索具有优异性能的新型红外非线性光学晶体材料仍是非线性光学领域内的一个持续热点及难点。纵观已商业化和具有应用前景的红外非线性光学晶体材料,其中有很大一部分都含有极性位移的d10(Ag+,Cu+,Zn2+,Cd2+,Hg2+)金属阳离子,然而d10金属阳离子对红外非线性光学性质的影响机制尚不明确。鉴于此,本文利用基于密度泛函理论的第一性原理对其影响机制进行了系统研究。在本工作中,我们分别分析了两类典型材料体系中d10(Cd2+,Hg2+)金属阳离子对红外非线性光学材料的微观-电子结构-光学性质的影响机制。（1）:具有典型缺陷态黄铜矿结构的金属硫化合物AB2S4（A=Cd,Hg;B=Al,Ga）体系,在该体系中我们发现d10(Cd2+,Hg2+)金属阳离子影响了体系的电子结构,特别是d10阳离子与硫之间的dp杂化相互作用的强弱影响了电子结构及光学性质,此外不同阳离子所对应的电负性和晶胞体积效应也是另一不可忽略的原因;（2）:更进一步,通过一更复杂的具有类金刚石结构的Li2MGeS4（M=Cd,Hg）体系为研究对象,我们用量化的dp排斥能分析了d10(Cd2+,Hg2+)金属阳离子与硫的相互作用对电子结构和光学性质的微观影响机制,同时发现其是导致从Cd到Hg体系中倍频效应增益的主要原因。结合AB2S4和Li2MGeS4体系研究结果,均表明d10(Cd2+,Hg2+)金属阳离子与硫容易形成共价键,而且相比于Cd-4d电子与S-3p电子之间弱的dp杂化作用,Hg-5d电子与S-3p电子之间形成强的dp杂化作用增强了非线性光学效应的同时也减小了光学带隙。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 引言
  •   1.2 非线性光学的发展
  •     1.2.1 非线性光学发展历程
  •     1.2.2 非线性光学晶体材料分类
  •     1.2.3 红外非线性光学晶体材料研究现状
  •   1.3 研究内容及创新点
  •     1.3.1 研究内容
  •     1.3.2 主要创新点
  • 第二章 理论基础和计算方法
  •   2.1 非线性光学的理论模型发展
  •   2.2 第一性原理在非线性光学中的应用
  •   2.3 密度泛函理论
  •   2.4 交换关联能
  •   2.5 赝势方法
  •   2.6 光学性质计算
  • 2S4（A=Cd,Hg;B=Al,Ga）体系线性和非线性光学性质的研究'>第三章 AB2S4（A=Cd,Hg;B=Al,Ga）体系线性和非线性光学性质的研究
  •   3.1 引言
  •   3.2 晶体结构和部分晶胞参数
  •   3.3 理论计算细节
  •     3.3.1 计算基本参数设置
  •   3.4 结果与讨论
  •     3.4.1 能带结构和电子结构
  •     3.4.2 非线性光学性质
  • 2S4（A=Cd,Hg;B=Al,Ga）的倍频来源'>    3.4.3 AB2S4（A=Cd,Hg;B=Al,Ga）的倍频来源
  • 2S4（A=Cd,Hg;B=Al,Ga）的倍频差异分析'>    3.4.4 AB2S4（A=Cd,Hg;B=Al,Ga）的倍频差异分析
  •     3.4.5 线性光学性质
  •   3.5 小结
  • 2MGeS4（M=Cd,Hg）类金刚石结构体系的光学性质研究'>第四章 Li2MGeS4（M=Cd,Hg）类金刚石结构体系的光学性质研究
  •   4.1 引言
  •   4.2 晶体结构
  •   4.3 计算细节
  •     4.3.1 计算基本参数设置
  •   4.4 结果与讨论
  •     4.4.1 带隙和电子结构分析
  •     4.4.2 非线性光学性质与倍频来源及其差异分析
  •     4.4.3 双折射以及共价相互作用分析
  •   4.5 小结
  • 第五章 总结与展望
  •   5.1 总结
  •   5.2 展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 程稼年

    导师: 杨志华

    关键词: 金属阳离子,红外非线性光学材料,第一性原理,相互作用

    来源: 新疆大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 物理学,物理学,化学

    单位: 新疆大学

    分类号: O734;O437

    总页数: 68

    文件大小: 2789K

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