基于酞菁铅和C 60 的激光防护性能研究
发布时间：2020-12-12 10:47
基于非线性吸收的激光防护技术是目前应对不断发展的激光武器的有效手段。酞菁铅和C60是典型的反饱和吸收材料,由于防护波段宽,箝位输出值低,响应时间快等特点被广泛研究,但是随着宽波段可调谐激光武器的迅速发展,单一非线性机理的防护能力比较有限,无法大幅度削弱激光的能量,使其达到人眼或光学元器件的接受程度。因此本文开展了基于光栅衍射和非线性吸收(酞菁铅和C60)的双光栅夹有机溶液的限幅特性研究。本文主要工作如下:（1）利用Matlab研究不同溶剂的热致折射率变化,比较了二甲苯,氯仿和二硫化碳等有机溶剂的热致折射率变化,从而选择合适的溶液作为酞菁铅和C60的溶剂;通过反饱和吸收理论来研究酞菁铅和C60溶液的光限幅特性,比较5mm,10mm和15mm厚度的酞菁铅和C60溶液分别在1.5′10-3,3.5′10-3,5.5′10-3和7.5′10-3M浓度时激光防护效果。（2）根据标量衍射理论研究不同槽型光栅的抑制零级光的衍射效率,设计三角形,矩形和正弦型光栅的槽型参数;然后利用所设计的光栅...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光限幅器输入与输出示意图
(1) (2) 2 (3) 3P E E E ...极化率；(2) 和(3) 分别表示二阶和三阶极化率。所以 P (1)示线性极化强度、二阶和三阶非线性极化强度[9-10]。非线在光场中的非线性响应。由于对称性，电场的偶次方项为效应在所有介质中都普遍存在(如三阶非线性)。因此人们阶非线性。三阶非线性光学效应有三次谐波、四波混频、光子吸收、非线性散射、非线性折射等[8]。线性光学（Nonlinear Optical, NLO）过程受到了越来越多引出“光限幅”的概念(即高强度和破坏性光束的能量因被具有高透过率)。光限幅(Optical Limiting, OL)是 NLO 的一可以理解为材料对激光的透过率随着入射能量的改变而发量降低到光学元器件或人眼所能承受的程度(如图 1.2 所示光学仪器的需要--特别是对人眼的保护。这个精密“器件光学宽带响应，对环境有自我调节的能力和大于 100 dB 的
NLA )、非线性折射(Nonlunear Refraction, NLR)和非线性散射(Nonlinear Scattering, NLS )(如图1.3 所示)。根据材料的种类不同，其机理也不相同。大量研究表明，任何具有单一光限幅机制的材料都无法单独有效地抗击脉冲激光、连续或准连续激光的攻击。从器件角度考虑，将几种光限幅器(包括各种基于线性吸收、反射和衍射原理的滤波器和基于非线性光学原理的光限幅器)组合起来设计一个复合型的光限幅器，进一步优化器件的光限幅性能和材料的损害阈值，使用一系列适宜的基于光敏材料的不同浓度材料构成的串联器件的方法也能够大大地提高器件的光限幅性能。图 1. 3 非线性光限幅机理1.3.1 非线性吸收1）反饱和吸收当激发态(单重态或三重态)的吸收截面大于基态吸收截面，这个过程称为反饱和吸收(Reverse saturable absorption，RSA )，材料吸收系数为正值，直接表现为对入射能量的吸收增强。其特征是：在一般强度的光照射下有较高的透过率，但在高强度光辐照时光在材料中的透过率降低。这种理论或实验现象最先由 Gioliano 和 Hess 于 1967 年提出或观察到的[18-20]。RSA 时，基态上的电子被激发到过渡态上，弱光时材料透过率比较大，近视看成透明的，而在强光下透过率不断降低。材料的反饱和吸收特性越好，其激发态(1 2T T)与基态(0 1S S)的截面比值较高( 1)，系间串跃的速率大( isc)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于富勒烯聚合物的光限幅效应研究[J]. 赵万利,王毕艺. 光电技术应用. 2014(06)
[2]航天器激光防护材料研究现状与发展趋势[J]. 冯守志,圣冬冬. 上海航天. 2014(03)
[3]非线性高能激光防护材料研究进展[J]. 马德跃,李晓霞,郭宇翔,赵纪金. 激光与红外. 2014(06)
[4]光限幅材料研究进展[J]. 彭蕊,辛晶,康开斌,赵敏,王强,许主国. 兰州大学学报(自然科学版). 2013(06)
[5]装甲车辆光电设备的战场激光威胁与防护研究[J]. 邹彪,胡明侠,张辽宁. 激光杂志. 2013(04)
[6]卟啉单体和卟啉二聚体的光限幅性质[J]. 郑文琦,单凝,法焕宝,石莹岩. 吉林大学学报(理学版). 2013(01)
[7]基于衍射理论的Z扫描技术分析与数值模拟[J]. 王彩丽,牛燕雄,崔云霞,牛海莎,和婷,张鹏. 强激光与粒子束. 2012(09)
[8]光栅衍射的仿真实验研究[J]. 谭毅. 实验科学与技术. 2011(04)
[9]双光子吸收材料用于高功率激光近场控制技术[J]. 谢娜,黄晚晴,郭仪,王晓东,方香云,赵榆霞,李庆,孙立,赵润昌,粟敬钦,朱启华. 强激光与粒子束. 2011(04)
[10]槽型衍射光栅结构参数优化设计研究[J]. 樊叔维,周庆华,李红. 光学学报. 2010(11)
博士论文
[1]光电系统的强激光破坏及防护技术研究[D]. 牛燕雄.天津大学 2005
硕士论文
[1]新型有机材料光学非线性的研究[D]. 储祥勇.苏州大学 2014
[2]金属酞菁功能化的石墨烯杂化材料的制备与光限幅性能研究[D]. 任浩.长春理工大学 2014
[3]多支链含给—受体结构的共轭铂（Ⅱ）芳香炔配合物的合成及其非线性光学性质研究[D]. 黄招辉.郑州大学 2013
[4]有机π电子共轭平面化合物的合成及光学性能研究[D]. 陈玉霞.河南大学 2011
[5]蒽中心十字交叉共轭分子的双光子性质及其压致变色行为的研究[D]. 张学衡.青岛科技大学 2011
[6]三种DMIT金属有机配合物材料的三阶非线性光学性能的研究[D]. 张熹.山东大学 2008
[7]富勒烯衍生物的非线性光学特性和光限幅特性研究[D]. 程永光.河南大学 2007
[8]纳米流体强化小型热虹吸管换热特性的实验研究[D]. 郭广亮.上海交通大学 2007
[9]镍单核配合物的光学非线性及被动光学限幅特性研究[D]. 王玉华.河南大学 2004
[10]半导体纳米材料和金属卟啉的非线性光学性质的研究[D]. 欧慧灵.河南大学 2002
本文编号：2912409
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光限幅器输入与输出示意图
(1) (2) 2 (3) 3P E E E ...极化率；(2) 和(3) 分别表示二阶和三阶极化率。所以 P (1)示线性极化强度、二阶和三阶非线性极化强度[9-10]。非线在光场中的非线性响应。由于对称性，电场的偶次方项为效应在所有介质中都普遍存在(如三阶非线性)。因此人们阶非线性。三阶非线性光学效应有三次谐波、四波混频、光子吸收、非线性散射、非线性折射等[8]。线性光学（Nonlinear Optical, NLO）过程受到了越来越多引出“光限幅”的概念(即高强度和破坏性光束的能量因被具有高透过率)。光限幅(Optical Limiting, OL)是 NLO 的一可以理解为材料对激光的透过率随着入射能量的改变而发量降低到光学元器件或人眼所能承受的程度(如图 1.2 所示光学仪器的需要--特别是对人眼的保护。这个精密“器件光学宽带响应，对环境有自我调节的能力和大于 100 dB 的
NLA )、非线性折射(Nonlunear Refraction, NLR)和非线性散射(Nonlinear Scattering, NLS )(如图1.3 所示)。根据材料的种类不同，其机理也不相同。大量研究表明，任何具有单一光限幅机制的材料都无法单独有效地抗击脉冲激光、连续或准连续激光的攻击。从器件角度考虑，将几种光限幅器(包括各种基于线性吸收、反射和衍射原理的滤波器和基于非线性光学原理的光限幅器)组合起来设计一个复合型的光限幅器，进一步优化器件的光限幅性能和材料的损害阈值，使用一系列适宜的基于光敏材料的不同浓度材料构成的串联器件的方法也能够大大地提高器件的光限幅性能。图 1. 3 非线性光限幅机理1.3.1 非线性吸收1）反饱和吸收当激发态(单重态或三重态)的吸收截面大于基态吸收截面，这个过程称为反饱和吸收(Reverse saturable absorption，RSA )，材料吸收系数为正值，直接表现为对入射能量的吸收增强。其特征是：在一般强度的光照射下有较高的透过率，但在高强度光辐照时光在材料中的透过率降低。这种理论或实验现象最先由 Gioliano 和 Hess 于 1967 年提出或观察到的[18-20]。RSA 时，基态上的电子被激发到过渡态上，弱光时材料透过率比较大，近视看成透明的，而在强光下透过率不断降低。材料的反饱和吸收特性越好，其激发态(1 2T T)与基态(0 1S S)的截面比值较高( 1)，系间串跃的速率大( isc)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于富勒烯聚合物的光限幅效应研究[J]. 赵万利,王毕艺. 光电技术应用. 2014(06)
[2]航天器激光防护材料研究现状与发展趋势[J]. 冯守志,圣冬冬. 上海航天. 2014(03)
[3]非线性高能激光防护材料研究进展[J]. 马德跃,李晓霞,郭宇翔,赵纪金. 激光与红外. 2014(06)
[4]光限幅材料研究进展[J]. 彭蕊,辛晶,康开斌,赵敏,王强,许主国. 兰州大学学报(自然科学版). 2013(06)
[5]装甲车辆光电设备的战场激光威胁与防护研究[J]. 邹彪,胡明侠,张辽宁. 激光杂志. 2013(04)
[6]卟啉单体和卟啉二聚体的光限幅性质[J]. 郑文琦,单凝,法焕宝,石莹岩. 吉林大学学报(理学版). 2013(01)
[7]基于衍射理论的Z扫描技术分析与数值模拟[J]. 王彩丽,牛燕雄,崔云霞,牛海莎,和婷,张鹏. 强激光与粒子束. 2012(09)
[8]光栅衍射的仿真实验研究[J]. 谭毅. 实验科学与技术. 2011(04)
[9]双光子吸收材料用于高功率激光近场控制技术[J]. 谢娜,黄晚晴,郭仪,王晓东,方香云,赵榆霞,李庆,孙立,赵润昌,粟敬钦,朱启华. 强激光与粒子束. 2011(04)
[10]槽型衍射光栅结构参数优化设计研究[J]. 樊叔维,周庆华,李红. 光学学报. 2010(11)
博士论文
[1]光电系统的强激光破坏及防护技术研究[D]. 牛燕雄.天津大学 2005
硕士论文
[1]新型有机材料光学非线性的研究[D]. 储祥勇.苏州大学 2014
[2]金属酞菁功能化的石墨烯杂化材料的制备与光限幅性能研究[D]. 任浩.长春理工大学 2014
[3]多支链含给—受体结构的共轭铂（Ⅱ）芳香炔配合物的合成及其非线性光学性质研究[D]. 黄招辉.郑州大学 2013
[4]有机π电子共轭平面化合物的合成及光学性能研究[D]. 陈玉霞.河南大学 2011
[5]蒽中心十字交叉共轭分子的双光子性质及其压致变色行为的研究[D]. 张学衡.青岛科技大学 2011
[6]三种DMIT金属有机配合物材料的三阶非线性光学性能的研究[D]. 张熹.山东大学 2008
[7]富勒烯衍生物的非线性光学特性和光限幅特性研究[D]. 程永光.河南大学 2007
[8]纳米流体强化小型热虹吸管换热特性的实验研究[D]. 郭广亮.上海交通大学 2007
[9]镍单核配合物的光学非线性及被动光学限幅特性研究[D]. 王玉华.河南大学 2004
[10]半导体纳米材料和金属卟啉的非线性光学性质的研究[D]. 欧慧灵.河南大学 2002
本文编号：2912409
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