Ⅱ-Ⅵ族无机半导体与卟啉材料的超快光学非线性研究
发布时间：2022-12-22 04:30
半导体材料,包括有机和无机半导体是目前备受关注的非线性光学材料,它们具有大的光学非线性和快的响应时间,在光限幅、光开关、红外探测、光存储等方面具有重要应用。本文以II-VI族无机化合物体半导体和有机半导体四苯基卟啉为主要研究对象,综合利用Z-scan、时间分辨PO泵浦探测和时间分辨瞬态吸收光谱等实验手段,结合含色散脉冲传播方程、能级模型和热致非线性理论,对两种半导体材料的非线性光学性质及相应的超快动力学进行了研究。该研究丰富半导体材料非线性光学研究内容和理论内涵,对半导体材料在非线性光学领域的应用具有指导意义,主要研究内容如下:将实验研究和理论分析相结合,主要针对超短脉冲在II-VI族半导体中传播时的明显展宽现象进行研究。利用PO泵浦探测实验证明800 nm,200 fs激光脉冲在3 mm厚Zn S体半导体传播中存在明显的脉冲宽度展宽现象,这种展宽现象主要来源于超短脉冲在Zn S传播过程中产生的群速色散效应（Group Velocity Dispersion GVD）。Z-scan技术进一步证明GVD对Zn S体半导体的非线性吸收和折射特性都有不可忽略的影响,并最终影响其光学非线性参数...
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 非线性光学现象
1.3 无机半导体的光学非线性
1.3.1 无机体半导体的能带理论及光学非线性特点
1.3.2 Ⅱ-Ⅵ族无机体半导体的光学非线性
1.4 有机半导体卟啉的光学非线性
1.4.1 卟啉分子结构及光学非线性特点
1.4.2 卟啉的非线性吸收特性和能级模型
1.5 几种光学非线性探测技术
1.6 本论文的研究目的和意义
1.7 论文各章内容安排
第2章 飞秒脉冲群速度色散对Ⅱ-Ⅵ族半导体非线性效应的影响
2.1 引言
2.2 超短脉冲在Zn S中传播的展宽效应
2.2.1 时间分辨PO泵浦探测技术
2.2.2 超短脉冲在Zn S中传播的展宽效应
2.2.3 超短脉冲GVD对Zn S Z-scan实验结果影响及分析
2.3 超短脉冲的传输理论
2.3.1 一般形式的超短脉冲传输方程
2.3.2 超短脉冲在非线性色散介质中的传输方程
2.3.3 Zn S中超短脉冲展宽的理论分析
2.3.4 Zn S的高阶非线性折射动力学
2.4 超短脉冲在Zn Se、Zn Te和Cd S中的展宽效应及理论分析
2.5 导致超短脉冲展宽的若干因素分析
2.6 本章小结
第3章 分子结构改变对有机半导体四苯基卟啉激发态吸收的影响
3.1 引言
3.2 四苯基卟啉材料的合成方法
3.3 氮反转卟啉NCTPP的光学特性及相关机理分析
3.3.1 NCTPP的线性吸收谱
3.3.2 NCTPP的激发态吸收动力学研究
3.3.3 NCTPP激发态吸收动力学物理模型及机理分析
3.3.4 NCTPP与TPP的分子轨道及HOMO-LUMO能级计算
3.4 给 /受体基团对卟啉激发态吸收动力学影响与机理分析
3.4.1 给 /受体对卟啉分子结构与线性吸收性质的影响
3.4.2 给 /受体基团对卟啉激发态吸收动力学的影响
3.4.3 具有给 /受体基团卟啉的激发态吸收动力学机理分析
3.4.4 具有给 /受体基团卟啉的分子轨道与HOMO-LUMO能级计算
3.5 TPP及其衍生物的飞秒瞬态吸收光谱研究
3.5.1 时间分辨瞬态吸收光谱技术
3.5.2 具有给 /受体基团卟啉的瞬态吸收动力学
3.5.3 NCTPP及其金属衍生物的瞬态吸收性质
3.5.4 氰基对NCTPP金属衍生物瞬态吸收性质的影响
3.6 本章小结
第4章 四苯基卟啉及其衍生物非线性折射性质研究
4.1 引言
4.2 四苯基卟啉及其衍生物的ps非线性折射特性
4.2.1 具有给 /受体基团卟啉的ps非线性折射特性
4.2.2 氮反转卟啉NCTPP和Cu NCTPP的非线性折射特性
4.3 TPP及其衍生物的ns非线性折射特性
4.3.1 TPP， TPP(CN)4和TPP(OMe)4的ns非线性折射
4.3.2 卟啉的热致非线性折射理论分析
4.3.3 影响热致非线性折射的若干因素分析
4.4 NCTPP及其衍生物的ns非线性折射特性
4.4.1 NCTPP的ns非线性折射特性
4.4.2 NCTPP金属中心取代物的ns非线性折射性质
4.4.3 NCTPP 外围给/受体取代物的 ns 非线性折射特性
4.4.4 同时具有取代基与金属离子NCTPP的ns非线性折射性质
4.5 TPP及其衍生物的二阶超极化率
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]高分辨率调频连续波激光绝对测距研究[J]. 时光,张福民,曲兴华,孟祥松. 物理学报. 2014(18)
[2]Synthesis and Optical Properties of Hyperbranched PAEKs Containing Porphyrin and Its Metal Derivatives[J]. Xu Jiang,Yin-long Du,Chuan Liu,Peng-fei Huo,Zhi Geng,Shu-ling Zhang,王贵宾. Chinese Journal of Polymer Science. 2014(01)
[3]Optical Waveguide and Nonlinear Properties of Bi3NdTi3O12 Thin Films[J]. 王月花. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2010(05)
[4]Z-scan analysis of high-order nonlinear refraction effect induced by using elliptic Gaussian beam[J]. 郭世方,田强. Chinese Physics B. 2010(06)
本文编号：3723454
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 非线性光学现象
1.3 无机半导体的光学非线性
1.3.1 无机体半导体的能带理论及光学非线性特点
1.3.2 Ⅱ-Ⅵ族无机体半导体的光学非线性
1.4 有机半导体卟啉的光学非线性
1.4.1 卟啉分子结构及光学非线性特点
1.4.2 卟啉的非线性吸收特性和能级模型
1.5 几种光学非线性探测技术
1.6 本论文的研究目的和意义
1.7 论文各章内容安排
第2章 飞秒脉冲群速度色散对Ⅱ-Ⅵ族半导体非线性效应的影响
2.1 引言
2.2 超短脉冲在Zn S中传播的展宽效应
2.2.1 时间分辨PO泵浦探测技术
2.2.2 超短脉冲在Zn S中传播的展宽效应
2.2.3 超短脉冲GVD对Zn S Z-scan实验结果影响及分析
2.3 超短脉冲的传输理论
2.3.1 一般形式的超短脉冲传输方程
2.3.2 超短脉冲在非线性色散介质中的传输方程
2.3.3 Zn S中超短脉冲展宽的理论分析
2.3.4 Zn S的高阶非线性折射动力学
2.4 超短脉冲在Zn Se、Zn Te和Cd S中的展宽效应及理论分析
2.5 导致超短脉冲展宽的若干因素分析
2.6 本章小结
第3章 分子结构改变对有机半导体四苯基卟啉激发态吸收的影响
3.1 引言
3.2 四苯基卟啉材料的合成方法
3.3 氮反转卟啉NCTPP的光学特性及相关机理分析
3.3.1 NCTPP的线性吸收谱
3.3.2 NCTPP的激发态吸收动力学研究
3.3.3 NCTPP激发态吸收动力学物理模型及机理分析
3.3.4 NCTPP与TPP的分子轨道及HOMO-LUMO能级计算
3.4 给 /受体基团对卟啉激发态吸收动力学影响与机理分析
3.4.1 给 /受体对卟啉分子结构与线性吸收性质的影响
3.4.2 给 /受体基团对卟啉激发态吸收动力学的影响
3.4.3 具有给 /受体基团卟啉的激发态吸收动力学机理分析
3.4.4 具有给 /受体基团卟啉的分子轨道与HOMO-LUMO能级计算
3.5 TPP及其衍生物的飞秒瞬态吸收光谱研究
3.5.1 时间分辨瞬态吸收光谱技术
3.5.2 具有给 /受体基团卟啉的瞬态吸收动力学
3.5.3 NCTPP及其金属衍生物的瞬态吸收性质
3.5.4 氰基对NCTPP金属衍生物瞬态吸收性质的影响
3.6 本章小结
第4章 四苯基卟啉及其衍生物非线性折射性质研究
4.1 引言
4.2 四苯基卟啉及其衍生物的ps非线性折射特性
4.2.1 具有给 /受体基团卟啉的ps非线性折射特性
4.2.2 氮反转卟啉NCTPP和Cu NCTPP的非线性折射特性
4.3 TPP及其衍生物的ns非线性折射特性
4.3.1 TPP， TPP(CN)4和TPP(OMe)4的ns非线性折射
4.3.2 卟啉的热致非线性折射理论分析
4.3.3 影响热致非线性折射的若干因素分析
4.4 NCTPP及其衍生物的ns非线性折射特性
4.4.1 NCTPP的ns非线性折射特性
4.4.2 NCTPP金属中心取代物的ns非线性折射性质
4.4.3 NCTPP 外围给/受体取代物的 ns 非线性折射特性
4.4.4 同时具有取代基与金属离子NCTPP的ns非线性折射性质
4.5 TPP及其衍生物的二阶超极化率
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]高分辨率调频连续波激光绝对测距研究[J]. 时光,张福民,曲兴华,孟祥松. 物理学报. 2014(18)
[2]Synthesis and Optical Properties of Hyperbranched PAEKs Containing Porphyrin and Its Metal Derivatives[J]. Xu Jiang,Yin-long Du,Chuan Liu,Peng-fei Huo,Zhi Geng,Shu-ling Zhang,王贵宾. Chinese Journal of Polymer Science. 2014(01)
[3]Optical Waveguide and Nonlinear Properties of Bi3NdTi3O12 Thin Films[J]. 王月花. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2010(05)
[4]Z-scan analysis of high-order nonlinear refraction effect induced by using elliptic Gaussian beam[J]. 郭世方,田强. Chinese Physics B. 2010(06)
本文编号：3723454
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3723454.html
