微纳结构增强薄膜三阶光学非线性研究
发布时间：2021-08-02 09:56
具有三阶非线性光学性质的材料在光子技术中起着至关重要的作用。众多孔状纳米材料展现出了优秀的光学非线性特性。通过制造多孔纳米结构,可以增强或改变整体材料的光学性质。除了光学用途之外,纳米多孔结构也正在成为识别化学传感应用分析物的理想候选材料。近年来,电介质纳米多孔结构已经有很广泛的应用,如阳极氧化铝、电化学双层电容器的碳纳米管和非线性光学应用中的金属纳米线。其中阳极氧化铝模板已成为光电应用中生长半导体量子点的首选模板。除了阳极氧化铝模板本身的非线性光学特性之外,本文利用top-hat Z-扫描研究了多孔阳极氧化铝薄膜对CS2溶液的微纳增强效应,并使用有限时域差分算法探究了其非线性来源。本文具体工作如下:1)使用两步阳极氧化法制备了厚度为710 nm,孔直径约70 nm,周期100 nm的阳极氧化铝模板。将双通多孔的阳极氧化铝模板转移到Si O2基底上,用转移好的样品垂直浸入CS2溶液中,待测样品制备完成。2)将超薄多孔阳极氧化铝薄膜浸入到非线性溶液CS2中,使用波长为532 nm纳秒激光,对该样品进行top-hat Z-扫描测试。实验结果表明具有薄膜结构的样品在纳秒脉冲下没有表现出非线性...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
克尔效应
和微结构带来的光学特性成为研究的热门问题。碳纳米结构的出现也为非线性光学材料的研究带来了更多的选择和可能性，解决了非线性光学发展所需新材料的当务之急。碳纳米结构在非线性光学领域的应用多种多样，随着碳纳米材料及其杂化材料、石墨烯杂化材料等各种碳纳米材料的出现，碳纳米材料微观尺度的应用开始井喷式发展。碳纳米管本身表面能高容易发生团簇，由于这种特殊性质导致碳纳米管在实际应用中受阻颇多，但随着科学技术的进步人们开始对碳纳米管进行修饰，提高纳米管的分散性和结构可调控性进而进行应用。a）b）图1.3有机卟啉分子与纳米柱双壁纳米管的结合[20]a)有机卟啉分子与纳米柱双壁纳米管结合TEM图像b)有机卟啉分子与纳米柱双壁纳米管结合
7的非线性吸收曲线2002年EimhnM等人[20]使用氯仿和二甲基甲酰胺（DMF）从大约1到200μm的浓度制备了两个相同卟啉溶液。将纯HiPCO单壁碳纳米管加入到一种卟啉溶液中，使卟啉单壁碳纳米管的质量比为1:1。获得有机卟啉分子与纳米柱双壁纳米管结合材料，如图1.3（a）所示。研究发现，复合溶液对所有卟啉体系都是很好的光限幅效果，包括金属卟啉，纳米柱双壁纳米管本身没有表现出很强的光限幅行为，测量曲线如1.3（b）所示，其非线性吸收系数高达11β=1.910mW×。a）b）图1.4碳纳米管超材料[21]a）SEM图像b)不同单元尺寸的碳纳米管功能化超材料的光致透射变化2009年AndreyENikolaenko等人[21]在研究中发现单壁碳纳米管与等离子体超材料的杂交导致光子介质具有非常强的超快非线性。组合样品由5个单位尺寸为D的超材料阵列和在同一基底上标注为“Si3N4窗口”的空白区域组成。这种超材料结构是由一系列的缝隙组成的，这些缝隙位于一层由Si3N4膜支撑的金膜上，如图1.4（a）所示。沉积在金属纳米结构表面的碳纳米管形成一层板，“纳米级的feutre”单位尺寸为D=893nm的碳纳米管功能化超材料在不同强度下的光诱导透射变化如图1.4（b）所示。这种行为是由纳米管激子对弱辐射Fano型共振等离子体激元模式的强耦合所支撑的，这种耦合可以通过超材料的设计来调整。碳纳米管在氮化硅膜（放大100倍）上的非线性响应如图1.4（b）所示。2012年Andrey等人[22]的研究中，由单壁碳纳米管形成的四苯基卟啉复合物，通过碳纳米管与共轭四苯基卟啉分子的非共价键合，得到了稳定的卟啉/SWNT复合溶液。透射电镜显示卟啉分子粘附在纳米管表面如图1.5（a）所示。这些纳米复合材料的线性和非线性光学特性表现非常优秀，复合溶液被发现是优于单纳米管和所有
【参考文献】：
期刊论文
[1]金/多壁碳纳米管复合材料的合成及其三阶非线性光学性质[J]. 谭云龙,朱宝华,王记,戴树玺,顾玉宗. 光子学报. 2015(08)
[2]基于LabVIEW的Z扫描测量系统设计[J]. 应祥岳,徐铁峰. 计算机测量与控制. 2008(04)
[3]测量光学非线性的Z扫描方法[J]. 余力,陈谋智,黄美纯,黄文达,朱梓忠. 量子电子学报. 1998(05)
博士论文
[1]阳极氧化铝多级周期结构的探究及其在表面增强拉曼散射中的应用[D]. 王祎.吉林大学 2018
本文编号：3317359
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
克尔效应
和微结构带来的光学特性成为研究的热门问题。碳纳米结构的出现也为非线性光学材料的研究带来了更多的选择和可能性，解决了非线性光学发展所需新材料的当务之急。碳纳米结构在非线性光学领域的应用多种多样，随着碳纳米材料及其杂化材料、石墨烯杂化材料等各种碳纳米材料的出现，碳纳米材料微观尺度的应用开始井喷式发展。碳纳米管本身表面能高容易发生团簇，由于这种特殊性质导致碳纳米管在实际应用中受阻颇多，但随着科学技术的进步人们开始对碳纳米管进行修饰，提高纳米管的分散性和结构可调控性进而进行应用。a）b）图1.3有机卟啉分子与纳米柱双壁纳米管的结合[20]a)有机卟啉分子与纳米柱双壁纳米管结合TEM图像b)有机卟啉分子与纳米柱双壁纳米管结合
7的非线性吸收曲线2002年EimhnM等人[20]使用氯仿和二甲基甲酰胺（DMF）从大约1到200μm的浓度制备了两个相同卟啉溶液。将纯HiPCO单壁碳纳米管加入到一种卟啉溶液中，使卟啉单壁碳纳米管的质量比为1:1。获得有机卟啉分子与纳米柱双壁纳米管结合材料，如图1.3（a）所示。研究发现，复合溶液对所有卟啉体系都是很好的光限幅效果，包括金属卟啉，纳米柱双壁纳米管本身没有表现出很强的光限幅行为，测量曲线如1.3（b）所示，其非线性吸收系数高达11β=1.910mW×。a）b）图1.4碳纳米管超材料[21]a）SEM图像b)不同单元尺寸的碳纳米管功能化超材料的光致透射变化2009年AndreyENikolaenko等人[21]在研究中发现单壁碳纳米管与等离子体超材料的杂交导致光子介质具有非常强的超快非线性。组合样品由5个单位尺寸为D的超材料阵列和在同一基底上标注为“Si3N4窗口”的空白区域组成。这种超材料结构是由一系列的缝隙组成的，这些缝隙位于一层由Si3N4膜支撑的金膜上，如图1.4（a）所示。沉积在金属纳米结构表面的碳纳米管形成一层板，“纳米级的feutre”单位尺寸为D=893nm的碳纳米管功能化超材料在不同强度下的光诱导透射变化如图1.4（b）所示。这种行为是由纳米管激子对弱辐射Fano型共振等离子体激元模式的强耦合所支撑的，这种耦合可以通过超材料的设计来调整。碳纳米管在氮化硅膜（放大100倍）上的非线性响应如图1.4（b）所示。2012年Andrey等人[22]的研究中，由单壁碳纳米管形成的四苯基卟啉复合物，通过碳纳米管与共轭四苯基卟啉分子的非共价键合，得到了稳定的卟啉/SWNT复合溶液。透射电镜显示卟啉分子粘附在纳米管表面如图1.5（a）所示。这些纳米复合材料的线性和非线性光学特性表现非常优秀，复合溶液被发现是优于单纳米管和所有
【参考文献】：
期刊论文
[1]金/多壁碳纳米管复合材料的合成及其三阶非线性光学性质[J]. 谭云龙,朱宝华,王记,戴树玺,顾玉宗. 光子学报. 2015(08)
[2]基于LabVIEW的Z扫描测量系统设计[J]. 应祥岳,徐铁峰. 计算机测量与控制. 2008(04)
[3]测量光学非线性的Z扫描方法[J]. 余力,陈谋智,黄美纯,黄文达,朱梓忠. 量子电子学报. 1998(05)
博士论文
[1]阳极氧化铝多级周期结构的探究及其在表面增强拉曼散射中的应用[D]. 王祎.吉林大学 2018
本文编号：3317359
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3317359.html
