纳米金/有机硅复合材料的制备与光限幅应用研究
发布时间：2021-01-23 19:56
随着激光技术的快速发展,激光在多个领域获得了广泛的应用,与此同时,激光对人眼和光学仪器的威胁也越来越大。以纳米金为代表的纳米材料由于其优异的光限幅性能受到了研究人员的广泛关注。由于金纳米粒子在胶体中易于团聚,且不能加工成型,因此制备纳米金/聚合物复合材料有利于在实际中应用。有机硅材料由于其具有优异的耐高低温性、耐候性、透过率高等特点,非常适合作为光学材料的基质。因此本论文以发展纳米金-有机硅复合材料新的制备方法和研究其非线性光限幅性质为目的,探索了使用新型有机硅还原剂和有机硅保护剂来合成金纳米粒子胶体的可行性。此外,分别采取直接分散法和原位生成法制备了固态的纳米金-硅烷基凝胶玻璃,并研究了其非线性光限幅性质。通过两种复合方式制备的纳米金-硅烷基凝胶玻璃实现了金纳米粒子在有机硅凝胶玻璃内的均匀分布,同时不需要额外合成保护剂,既节能环保同时也简化了制备步骤,在非线性光限幅领域具有广泛的应用前景。主要研究内容如下:（1）金球胶体的合成及其非线性光学性能:分别采用硼氢化钠、三苯基硅烷、聚甲基氢硅氧烷为还原剂,分别以聚乙烯吡咯烷酮、氨丙基三乙氧基硅烷和自制的L-异亮氨酸脲丙基硅烷为保护剂,通过湿...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)非线性光限幅材料的光限幅效应;伪)反饱和吸收过程的三电子能级模型和五电子能级模型
??光照射到半导体后，载流子可以通过单光子或者双光子激发产生。如图１．３所??示，电子－空穴对通过吸收额外的光子，电子跃迁至更高的导带上，空穴移动至??更低的价带上。??ＦＣＡ过程可以用如下传播方程来描述：??ａｉ?、??＾?＝?—（ａ?＋?ｃｒｆＣｉ４Ｎ）Ｉ?（３）??其中〇Ｆｃａ为自由载流子吸收截面。Ｎ为载流子密度，即电子－空穴对密度。由（４）??可知载流子密度可以随光强度Ｉ变化。??＜９Ｎ?ａｌ??——＝——?（４）??ｄｔ?ｈｖ??由此可得传播方程的近似解??Ｔ?＝?＾―＝??（５）??［１?＋?（１?－?ｒ。）?（－＾＾）??其中Ｔｏ为材料的线性透过率。由（５）可知，当峰值功率密度Ｆ〇增加时，材料整??体透过率Ｔ下降，从而导致光限幅效应。??—＂〇—〇—〇—〇—〇—〇—〇—??—Ｏ－ＴＴ＃￣Ｏ￣Ｏ￣￣Ｏ－ＪＴ０￣Ｏ—??—〇－＋?－〇￣?■?〇—〇—??Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ?＾?°ｆｃａ?厂??ｈａｎｄ?—〇—?■〇—〇—〇—〇—■?〇—〇—??一Ｏ－Ｕ．＂—〇￣〇￣〇?１１?豢；■〇—??—〇〇—〇—〇１?〇—??Ｉ?Ｉ??Ｉ?Ｉ??Ｆｏｒｂｉｄｄｅｎ?ａ０?ａ，ＰＡ?Ｙ??ｂａｎｄ?！?＼??泰?ｉ??？?？?＊?？?＾???ｗ?ｗ?ｗ?ｗ?ｗｗ?ｗ??＃?０￣ｒｒ??＃?＃?〇ｔｔ￣＃???Ｖａｌｅｎｃｅ?—＃——＃—＃——??ｈ：
那么由于温度梯度导致的折射率变化会使介质材料扩散通过它的光束。??即通过ＮＬＲ使入射光束产生自散焦。反之，若温度升高而折射率变大，那么光??束产生自聚焦现象。利用ＮＬＲ原理制作的０Ｌ器件结构如图１．４。通过在介质??之后的合适部位安装小孔，在输入光强度比较低时，介质的透过率为固定数值。??当输入光强度超过某一数值后，由于ＮＬＲ现象产生，输入光束会发生汇聚或者??发散，导致只有一部分光通过小孔，从而达到降低光线能量的目的。一般来说，??基于自散焦原理的防护器较为理想，因为其能够防止光束自聚焦对防护器本身??的破坏。??＾?ｒ?＾?／?ｆｂ?Ｉ??图１．４（ａ）自散焦限幅器；（ｂ）自聚焦限幅器的结构示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?（ａ）?ｓｅｌｆ－ｄｅｆｏｃｕｓｉｎｇ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｌｉｍｉｔｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ?ａｎｄ?（ｂ）??ｓｅｌｆ－ｆｏｃｕｓｉｎｇ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｌｉｍｉｔｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ．??１．２Ｊ非线性散射??非线性散射（ＮＬＳ）是纳米材料非线性光学效应中最常见的一种机理。如??石墨烯和纳米金属颗粒分散液的光限幅效应的主要机制被认为是热诱导??ＮＬＳ２１－２２。如图１．５所示，高强度光束被散射后空间尺寸大大增加，因此实现了??光强度的降低。由米氏散射理论可知，单独的纳米材料不能对光束产生有效散??射。要实现苻效的光限幅必须使纳米材料形成史大的散射中心
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用多糖合成贵金属纳米粒子材料及其应用研究进展[J]. 刘洋,彭红,袁林,刘玉环,阮榕生. 现代化工. 2018(01)
[2]聚合物基无机纳米复合材料的制备方法──Ⅱ.直接分散法和同时形成法[J]. 生瑜,朱德钦,陈建定. 高分子通报. 2001(05)
[3]聚合物基无机纳米复合材料的制备方法 Ⅰ.原位生成法[J]. 生瑜,朱德钦,陈建定. 高分子通报. 2001(04)
硕士论文
[1]功能化有机硅高分子的制备和性能研究[D]. 赵新新.山东大学 2015
本文编号：2995831
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)非线性光限幅材料的光限幅效应;伪)反饱和吸收过程的三电子能级模型和五电子能级模型
??光照射到半导体后，载流子可以通过单光子或者双光子激发产生。如图１．３所??示，电子－空穴对通过吸收额外的光子，电子跃迁至更高的导带上，空穴移动至??更低的价带上。??ＦＣＡ过程可以用如下传播方程来描述：??ａｉ?、??＾?＝?—（ａ?＋?ｃｒｆＣｉ４Ｎ）Ｉ?（３）??其中〇Ｆｃａ为自由载流子吸收截面。Ｎ为载流子密度，即电子－空穴对密度。由（４）??可知载流子密度可以随光强度Ｉ变化。??＜９Ｎ?ａｌ??——＝——?（４）??ｄｔ?ｈｖ??由此可得传播方程的近似解??Ｔ?＝?＾―＝??（５）??［１?＋?（１?－?ｒ。）?（－＾＾）??其中Ｔｏ为材料的线性透过率。由（５）可知，当峰值功率密度Ｆ〇增加时，材料整??体透过率Ｔ下降，从而导致光限幅效应。??—＂〇—〇—〇—〇—〇—〇—〇—??—Ｏ－ＴＴ＃￣Ｏ￣Ｏ￣￣Ｏ－ＪＴ０￣Ｏ—??—〇－＋?－〇￣?■?〇—〇—??Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ?＾?°ｆｃａ?厂??ｈａｎｄ?—〇—?■〇—〇—〇—〇—■?〇—〇—??一Ｏ－Ｕ．＂—〇￣〇￣〇?１１?豢；■〇—??—〇〇—〇—〇１?〇—??Ｉ?Ｉ??Ｉ?Ｉ??Ｆｏｒｂｉｄｄｅｎ?ａ０?ａ，ＰＡ?Ｙ??ｂａｎｄ?！?＼??泰?ｉ??？?？?＊?？?＾???ｗ?ｗ?ｗ?ｗ?ｗｗ?ｗ??＃?０￣ｒｒ??＃?＃?〇ｔｔ￣＃???Ｖａｌｅｎｃｅ?—＃——＃—＃——??ｈ：
那么由于温度梯度导致的折射率变化会使介质材料扩散通过它的光束。??即通过ＮＬＲ使入射光束产生自散焦。反之，若温度升高而折射率变大，那么光??束产生自聚焦现象。利用ＮＬＲ原理制作的０Ｌ器件结构如图１．４。通过在介质??之后的合适部位安装小孔，在输入光强度比较低时，介质的透过率为固定数值。??当输入光强度超过某一数值后，由于ＮＬＲ现象产生，输入光束会发生汇聚或者??发散，导致只有一部分光通过小孔，从而达到降低光线能量的目的。一般来说，??基于自散焦原理的防护器较为理想，因为其能够防止光束自聚焦对防护器本身??的破坏。??＾?ｒ?＾?／?ｆｂ?Ｉ??图１．４（ａ）自散焦限幅器；（ｂ）自聚焦限幅器的结构示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?（ａ）?ｓｅｌｆ－ｄｅｆｏｃｕｓｉｎｇ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｌｉｍｉｔｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ?ａｎｄ?（ｂ）??ｓｅｌｆ－ｆｏｃｕｓｉｎｇ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｌｉｍｉｔｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ．??１．２Ｊ非线性散射??非线性散射（ＮＬＳ）是纳米材料非线性光学效应中最常见的一种机理。如??石墨烯和纳米金属颗粒分散液的光限幅效应的主要机制被认为是热诱导??ＮＬＳ２１－２２。如图１．５所示，高强度光束被散射后空间尺寸大大增加，因此实现了??光强度的降低。由米氏散射理论可知，单独的纳米材料不能对光束产生有效散??射。要实现苻效的光限幅必须使纳米材料形成史大的散射中心
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用多糖合成贵金属纳米粒子材料及其应用研究进展[J]. 刘洋,彭红,袁林,刘玉环,阮榕生. 现代化工. 2018(01)
[2]聚合物基无机纳米复合材料的制备方法──Ⅱ.直接分散法和同时形成法[J]. 生瑜,朱德钦,陈建定. 高分子通报. 2001(05)
[3]聚合物基无机纳米复合材料的制备方法 Ⅰ.原位生成法[J]. 生瑜,朱德钦,陈建定. 高分子通报. 2001(04)
硕士论文
[1]功能化有机硅高分子的制备和性能研究[D]. 赵新新.山东大学 2015
本文编号：2995831
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