纳米材料非线性光学性质的第一性原理研究
发布时间：2022-02-13 18:12
非线性光学材料广泛应用于光电调制器、光学开关和光通信等领域。光电子技术的迅速发展要求设备越来越集成化和微型化,传统的三维无机、有机和高分子非线性光学材料因为尺寸过大而无法满足加工需求。因此寻找性能优异的纳米非线性光学材料变得迫在眉睫。然而,目前对低维纳米材料非线性光学性质的探索刚处于起步阶段.就体系而言,研究主要集中于二维MoS2和碳纳米管,却忽略了其它二维材料和半导体纳米管.就方法而言,绝大数工作都是通过实验方法表征低维材料的非线性光学性质,无法从微观角度理解电子结构和非线性光学性质的关系.就波普范围而言,现阶段主要探测光学频段的非线性光学性质,而忽略零频附近的非线性光学性质.在本论文中,我们利用第一性原理方法,对这些问题进行了探讨.本论文主要内容和创新之处如下:（1）我们考察了三维GeC晶体、二维g-GeC单层以及g-GeC单壁纳米管的电子结构和二阶非线性光学性质。单层g-GeC和g-GeC锯齿型纳米管是直接带隙半导体,绝大部分锯齿型g-GeC纳米管的能隙位于可见光范围内。管径较小的锯齿型GeC纳米管的非线性光学极化率比GaAs晶体更大,其它g-GeC纳米管和...
【文章来源】：吉林大学吉林省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(a)石墨烯的俯视和侧视图,(b)单层MoS2的俯视和侧视图，(b)单层GaX
宝石激光脉冲器产生的激光( Ё )入射石英晶体，不仅探测到了原有波长( Ё )的投射光, 还在紫外区探测到了波长为 347.2 nm 的投射光[45]。巧合的是，新产生投射光的波长恰好是入射光波长的 1/2。这就是著名的倍频实验，它标志着非线性光学的诞生。1962 年，Bloembergen 等人对光学混频做了开创性的理论工作。随后研究人员发现大量的二阶和三阶非线性光学效应。概括起来，二阶非线性光学现象有: 和频(SFG)、差频(DFG)、倍频(SHG)、线性电光效应、光整流效应、三波混频。三阶非线性光学现象有: 三次谐波(THG)、克尔效应、双光子吸收(TPA)、受激拉曼散射、受激布里渊散射. 这些非线性光学现象在快速数据存储、光限幅、非线性激光光谱、开拓新波段、光电调制器和光学开关的等装置中获得广泛应用。非线性光学极大的推动了科学技术的发展，同时非线性光学本身也不断丰富、发展和完善。非线性光学逐渐从基础研究阶段进入基础研究和应用研究同时发展的阶段。
第 1 章 前言相位匹配角大、激光损伤阈值高、光学均匀性好和大的非线性光学系数[62] ( ) V 。BBO 晶体在紫外区输出的截止边为 189nm[63], 因而很难输出波长小于 200nm 的谐波光。在 BBO 的基础上，陈创天和吴以成在阴离子集团理论的指导下发现了 LBO、CsB3O5(CBO)和 CsLiB6O10(CLBO)[64]。它们的带隙分别为 7.78eV、7.26eV 和 6.87eV, 因而它们具有比 BBO 更短的截止边。LBO 晶体具有较大的非线光学系数, 但较小的折射率(0.045)限制了其可相位匹配范围[64]。CBO 和 LBO 存在双折射偏低的缺点。层状 KBe2BO3F2(KBBF)晶体的能隙为 8.0eV, 其紫外吸收边为 155nm，并能在短波区域区域很好的实现相位匹配[65, 66]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]深紫外非线性光学晶体及其应用[J]. 陈创天,刘丽娟. 硅酸盐学报. 2007(S1)
本文编号：3623675
【文章来源】：吉林大学吉林省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(a)石墨烯的俯视和侧视图,(b)单层MoS2的俯视和侧视图，(b)单层GaX
宝石激光脉冲器产生的激光( Ё )入射石英晶体，不仅探测到了原有波长( Ё )的投射光, 还在紫外区探测到了波长为 347.2 nm 的投射光[45]。巧合的是，新产生投射光的波长恰好是入射光波长的 1/2。这就是著名的倍频实验，它标志着非线性光学的诞生。1962 年，Bloembergen 等人对光学混频做了开创性的理论工作。随后研究人员发现大量的二阶和三阶非线性光学效应。概括起来，二阶非线性光学现象有: 和频(SFG)、差频(DFG)、倍频(SHG)、线性电光效应、光整流效应、三波混频。三阶非线性光学现象有: 三次谐波(THG)、克尔效应、双光子吸收(TPA)、受激拉曼散射、受激布里渊散射. 这些非线性光学现象在快速数据存储、光限幅、非线性激光光谱、开拓新波段、光电调制器和光学开关的等装置中获得广泛应用。非线性光学极大的推动了科学技术的发展，同时非线性光学本身也不断丰富、发展和完善。非线性光学逐渐从基础研究阶段进入基础研究和应用研究同时发展的阶段。
第 1 章 前言相位匹配角大、激光损伤阈值高、光学均匀性好和大的非线性光学系数[62] ( ) V 。BBO 晶体在紫外区输出的截止边为 189nm[63], 因而很难输出波长小于 200nm 的谐波光。在 BBO 的基础上，陈创天和吴以成在阴离子集团理论的指导下发现了 LBO、CsB3O5(CBO)和 CsLiB6O10(CLBO)[64]。它们的带隙分别为 7.78eV、7.26eV 和 6.87eV, 因而它们具有比 BBO 更短的截止边。LBO 晶体具有较大的非线光学系数, 但较小的折射率(0.045)限制了其可相位匹配范围[64]。CBO 和 LBO 存在双折射偏低的缺点。层状 KBe2BO3F2(KBBF)晶体的能隙为 8.0eV, 其紫外吸收边为 155nm，并能在短波区域区域很好的实现相位匹配[65, 66]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]深紫外非线性光学晶体及其应用[J]. 陈创天,刘丽娟. 硅酸盐学报. 2007(S1)
本文编号：3623675
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