非线性光学物质二次谐波信号分析和辐照研究
发布时间：2021-10-19 07:37
在不同尺度和更多维度上观察物质的组成和结构,并探索物质的结构和性能之间的关系和在不同外在条件下发生的各种变化以及分析其中变化可能的原因和机理是研究人员一贯目标和永恒的追求。对于某个特定领域的物质或材料,应该采用合适的方法和技术去获得、观察和分析理解其对应的信息。本论文主要采用2种基本方式作为物质研究的方式或者技术:1.模拟生物学领域中的构成细胞膜重要组分的磷脂分子在细胞生命活动中的形态变化,采用单分子层的简化模型,利用非侵入型和表面敏感型的二次谐波产生（SHG）技术,通过分析液体表面的非线性光学信号和表面压力等信息,得到磷脂分子在不同条件下液体表面的结构和动力学特征,为真实环境下细胞膜结构在分子尺度上的各种变化提供判据。由于磷脂分子层是细胞膜构成的主要支架,因此研究磷脂分子的在不同条件下的形态变化和结构特点对深入认知细胞膜控制物质进出的过程有着极其重要的意义。2.采用氩离子束辐照的方法提高BaO-TiO2-SiO2（BTS）基础玻璃的析晶能力,改善其表面品质并通过不同的辐照条件控制玻璃的析晶程度以达到调控BTS玻璃陶瓷的压电性、硬度等其它性能。BTS晶体具有非线性光学效应、压电效应等诸...
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１．３：细胞膜的真实结构和生物模型模拟结构??在实验中，我们选择了最简单的方法去构成这个生物膜模型，即是在空气和??
光的倍频效应又称二次谐波产生（ＳＨＧ），是指由于光与非线性介质（晶体??或染料等）相互作用，使得频率为ｃ〇的基频光转变为２?ｃｏ的倍频光的现象。ＳＨＧ??简单能级原理图可以用图２．１展示。红色代表物质吸收频率为ｃｏ的２个入射光子，??蓝色代表释放频率为２ｃｏ的出射光子，这是一种常见的二阶非线性光学效应，也??是激光问世后不久首次在实验上观察到的非线性光学效应。其实验现象会在下面??的实验中作简要说明，ＳＨＧ产生简单装置简图如图２．２所示。激光器发出的红色??激光经透镜聚焦后通过染料盒，在荧光屏上会出现红光和蓝光。??＾Ｉ??＾?§?Ｖ?鎌光？进嫌級Ｉ??ｆ?ｍｍｍ??图２」：ＳＨＧ光子跃迁原理图?图２．２：光倍频效应（ＳＨＧ）实验装置??为了更精确地描述频率处于（〇的光的偏振态，电场矢量被分解为垂直于传??播方向（ｋ）的两个正交线性分量。从几何角度来看，光线的偏振矢量在包含入??射光线、反射光线和折射光线的平面，定义为Ｐ偏振。如果该偏振矢量垂直于??定义平面，则为Ｓ偏振。任何一种输入偏振状态都可以表不为Ｓ和Ｐ分量的矢??量和。??７??
３．１实验设备和方法??３．１．１?ＳＨＧ?装置??ＳＨＧ的装置如图３．１所示，飞秒钛基－蓝宝石激光振荡器（Ｓｐｅｃｔｒａ?Ｐｈｙｓｉｃｓ，??ｍｏｄｅｌ?Ｔｓｕｎａｍｉ）产生持续时间为１７０?ｆｓ、稳定频率为７６?ＭＨＺ的激光。通过低频??滤波片将杂波去除。基础光束的波长设置为８００?ｎｍ左右，平均能量设置为５００??ｍＷ，经焦距为１０?ｃｍ的透镜聚焦照射在液体表面。入射光设置的角度为７０°，??这样可以在反射平面上得到最佳的ＳＨＧ强度。出射的简谐波由焦距为５?ｃｍ的透??镜聚焦，并通过高频滤波片将原始光波分离去除。光谱仪测定出射的简谐波，并??由冷却的ＣＣＤ相机反映出来。入射基波是线性偏振光，偏振角为ｙ。由一个旋??转的半波片选择偏振角，Ｙ?＝?〇对应的是Ｐ偏振光，Ｙ?＝?ｎ／２对应的是Ｓ偏振光。??在光谱仪前面放置一个可以区分Ｓ简谐波和Ｐ简谐波强度的检偏镜。??Ｚ??“?Ｅ（ｎ）??１Ｍ１?＼?ｆ?Ｍ２?Ｉ?１］??ｍ?Ｆ１?Ｆ２??ＬＪ＊?Ｖ）？彡＇夕???，?？－??图３．１：?ＳＨＧ实验装置图：半波片ａ／２），低通和高通滤波器（Ｆｌ，?Ｆ２），反射镜（Ｍｌ，?Ｍ２），??溶石荚１０?ｃｍ焦距透镜（Ｌｌ
本文编号：3444435
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１．３：细胞膜的真实结构和生物模型模拟结构??在实验中，我们选择了最简单的方法去构成这个生物膜模型，即是在空气和??
光的倍频效应又称二次谐波产生（ＳＨＧ），是指由于光与非线性介质（晶体??或染料等）相互作用，使得频率为ｃ〇的基频光转变为２?ｃｏ的倍频光的现象。ＳＨＧ??简单能级原理图可以用图２．１展示。红色代表物质吸收频率为ｃｏ的２个入射光子，??蓝色代表释放频率为２ｃｏ的出射光子，这是一种常见的二阶非线性光学效应，也??是激光问世后不久首次在实验上观察到的非线性光学效应。其实验现象会在下面??的实验中作简要说明，ＳＨＧ产生简单装置简图如图２．２所示。激光器发出的红色??激光经透镜聚焦后通过染料盒，在荧光屏上会出现红光和蓝光。??＾Ｉ??＾?§?Ｖ?鎌光？进嫌級Ｉ??ｆ?ｍｍｍ??图２」：ＳＨＧ光子跃迁原理图?图２．２：光倍频效应（ＳＨＧ）实验装置??为了更精确地描述频率处于（〇的光的偏振态，电场矢量被分解为垂直于传??播方向（ｋ）的两个正交线性分量。从几何角度来看，光线的偏振矢量在包含入??射光线、反射光线和折射光线的平面，定义为Ｐ偏振。如果该偏振矢量垂直于??定义平面，则为Ｓ偏振。任何一种输入偏振状态都可以表不为Ｓ和Ｐ分量的矢??量和。??７??
３．１实验设备和方法??３．１．１?ＳＨＧ?装置??ＳＨＧ的装置如图３．１所示，飞秒钛基－蓝宝石激光振荡器（Ｓｐｅｃｔｒａ?Ｐｈｙｓｉｃｓ，??ｍｏｄｅｌ?Ｔｓｕｎａｍｉ）产生持续时间为１７０?ｆｓ、稳定频率为７６?ＭＨＺ的激光。通过低频??滤波片将杂波去除。基础光束的波长设置为８００?ｎｍ左右，平均能量设置为５００??ｍＷ，经焦距为１０?ｃｍ的透镜聚焦照射在液体表面。入射光设置的角度为７０°，??这样可以在反射平面上得到最佳的ＳＨＧ强度。出射的简谐波由焦距为５?ｃｍ的透??镜聚焦，并通过高频滤波片将原始光波分离去除。光谱仪测定出射的简谐波，并??由冷却的ＣＣＤ相机反映出来。入射基波是线性偏振光，偏振角为ｙ。由一个旋??转的半波片选择偏振角，Ｙ?＝?〇对应的是Ｐ偏振光，Ｙ?＝?ｎ／２对应的是Ｓ偏振光。??在光谱仪前面放置一个可以区分Ｓ简谐波和Ｐ简谐波强度的检偏镜。??Ｚ??“?Ｅ（ｎ）??１Ｍ１?＼?ｆ?Ｍ２?Ｉ?１］??ｍ?Ｆ１?Ｆ２??ＬＪ＊?Ｖ）？彡＇夕???，?？－??图３．１：?ＳＨＧ实验装置图：半波片ａ／２），低通和高通滤波器（Ｆｌ，?Ｆ２），反射镜（Ｍｌ，?Ｍ２），??溶石荚１０?ｃｍ焦距透镜（Ｌｌ
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