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石墨烯光子学 || 非线性光学特性
摘要： 在前两章中，我们仅考虑了石墨烯的线性光学响应；不同频率的场不会相互混合，且响应幅度与激发光场强度呈线性比例关系。本章将讨论石墨烯的非线性光学响应。一般而言，材料的非线性光学响应通过一个作为光场非线性函数极化强度来描述；这种非线性极化特性由非线性极化率表征。由于石墨烯可视为导体，其非线性光学响应也可通过作为光场非线性函数的光电流来描述；此类非线性电流的特性由非线性电导率表征。如前两章所述线性极化率与线性电导率的关系，这两种描述石墨烯非线性光学特性的方法具有等效性。本节首先定义非线性极化率，继而建立非线性极化率与非线性电导率之间的关联。
关键词： 光学响应、非线性电导率、石墨烯、非线性光学特性、非线性极化率
更新于2025-09-16 10:30:52
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通过液相脉冲激光烧蚀法合成双层石墨烯纳米片并观察其可调非线性特性
摘要： 双层石墨烯纳米片（B-GNSs）通过在环境条件下采用简便的液相激光烧蚀技术，由干电池石墨电极合成。当1064 nm波长的纳秒脉冲Nd:YAG激光基频辐射入射时，产生的等离子体羽流促使块状石墨（BG）通过液相碳中间态在30分钟激光照射内转变为B-GNSs，且随着激光烧蚀时间进一步延长，层数呈现增加趋势。通过空间自相位调制技术测定了水相分散体系中合成材料的厚度依赖性相干非线性光学（NLO）响应。与B-GNSs相比，多层石墨烯纳米片（M-GNSs）表面含氧缺陷导致电子-空穴对数量减少，因此B-GNSs展现出更优异的NLO极化特性。此外，GNSs-水分散体系的厚度依赖性热导率和流体动力学性能使得其非线性光学响应随温度变化及泵浦激光强度改变而呈现可调谐特性。本研究的实验发现可作为从石墨废料制备石墨烯并开发未来非线性光子学器件的关键步骤。
关键词： 废料材料、非线性光学特性、光学特性、空间自相位调制、激光烧蚀、石墨烯纳米片
更新于2025-09-16 10:30:52
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脉冲激光沉积法制备的氧化锌薄膜的非线性光学特性
摘要： 本工作展示了采用脉冲激光沉积（PLD）法在室温（RT）条件下于载玻片玻璃衬底上制备的氧化锌（ZnO）薄膜的非线性光学特性。PLD系统由真空腔室（配备涡轮分子泵及前级旋转泵）、旋转式样品与衬底夹持器、光学厚度测量系统、红外温度测量系统及纳秒激光系统组成。沉积前将真空腔室抽至约10^-8 mbar，沉积过程在约1.3×10^-1 mbar的氧气背景气压下进行。通过原子力显微镜（AFM）获得的薄膜形貌特性显示其具有均匀平滑的膜层结构。采用X射线衍射（XRD）法分析薄膜结晶性，结果表明主要为具有(002)晶向择优取向的多晶ZnO结构，但部分薄膜含有(101)晶向的Zn相。通过反射率测量结合拟合软件推导薄膜厚度，并采用轮廓仪与AFM测量进行交叉验证，所得薄膜厚度范围为10-220 nm。线性光学特性通过紫外-可见光谱仪测得。此外，我们还通过z扫描法测定了这些ZnO薄膜的非线性光学特性。
关键词： Z扫描系统，氧化锌薄膜，非线性光学特性，脉冲激光沉积
更新于2025-09-12 10:27:22
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应用表面科学 || 激光沉积薄膜中有机化合物的合成与非线性光学研究
摘要： 本章介绍了有机半导体作为薄膜电子器件（如炔烃、杂环化合物、染料、二茂铁、螺烯或卟啉等具有特殊几何结构和特定电子分子参数的材料）中的活性材料，这些材料具有非线性光学（NLO）特性，并相比无机材料具有若干显著优势。针对这类重要材料的沉积，可采用多种简便且通用的技术。其中基质辅助脉冲激光蒸发（MAPLE）技术在制备不同衬底上多种形貌的有机薄膜方面具有优势。本文还探讨了MAPLE沉积共轭聚合物薄膜中结晶生长机制的新认知，该机制实现了材料结构与载流子传输特性之间的关联研究，并对薄膜的二阶非线性光学（SHG）效应进行了检测。
关键词： 薄膜、有机合成、非线性光学特性、激光沉积
更新于2025-09-11 14:15:04
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飞秒脉冲激光沉积法制备的原子级薄层Yb3?掺杂MoS?的结构、光谱及激子动力学表征
摘要： 首次在二氧化硅玻璃光学平台上，通过飞秒脉冲激光沉积法实现了10毫米×10毫米原子级薄Yb3?掺杂MoS?薄膜的大面积沉积与合成，该技术适用于器件应用。通过光致发光(PL)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱证实了Yb3?离子掺杂的存在。当采用976纳米激光激发时，Yb3?掺杂MoS?薄膜在室温下呈现峰值波长为1002纳米的光致发光。对掺杂与未掺杂薄膜的XPS和拉曼光谱分析表明，经500°C退火处理后沉积薄膜由2H相和1T相MoS?混合组成。密度泛函理论分析显示，在0K条件下1T相比2H相具有+77千焦(≈0.8电子伏特)/摩尔的亚稳态能垒。超快瞬态非线性光学光谱测量证实，Yb3?离子掺杂显著改变了未掺杂MoS?的可饱和吸收特性，表现为掺杂剂-基质结构的电荷转移。复杂的瞬态吸收线型显示出A(670纳米)和B(630纳米)激子能级的漂白(负)信号组合，以及A激子能级下方的强诱导吸收。本研究结果为设计新型稀土离子掺杂二维材料及器件提供了关键理论依据。
关键词： 二硫化钼，飞秒脉冲激光沉积，可饱和吸收体，稀土离子光致发光，非线性光学特性
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于Q开关光纤激光器的二硫化钨作为可饱和吸收体的非线性光学特性
摘要： 本文研究了二硫化钨的非线性光学特性。通过微结构光纤制备了二硫化钨（WS2）可饱和吸收体（SA）。当基于WS2的SA集成到光纤激光器中时，实现了调Q运转。在1531纳米中心波长处获得2纳米的光谱宽度，信噪比约80分贝，表明该光纤激光器运行非常稳定。在最大输入功率650毫瓦时，最短脉冲宽度为800飞秒。研究结论表明WS2是一种优良的非线性光学材料。
关键词： 可饱和吸收体、光纤激光器、二硫化钨、非线性光学特性
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于等离子体Zn掺杂CuGaO?纳米片的全光纤被动调Q掺铒光纤激光器
摘要： 在这封信中，我们通过水热反应合成了p型Zn掺杂六方CuGaO2（CGZO）纳米片（NPs），并利用这些等离子体NPs的非线性光学特性实现了稳定的被动调Q掺铒光纤激光器输出。通过改变CGZO NPs的掺杂比例，我们获得了可调谐的可饱和吸收体（SAs）。随着掺杂比例的增加，脉冲持续时间从2.532微秒缩短至2.276微秒，调Q激光器的光-光转换效率从1.36%提升至1.70%。我们的结果表明，CGZO有望通过可调谐SAs产生被动调Q光纤激光器。
关键词： Q开关光纤激光器、等离子体Zn掺杂CuGaO2纳米片、可饱和吸收体、非线性光学特性
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于渐逝场MXene Ti?C?T?（T=F、O或OH）可饱和吸收器的谐波锁模掺铒光纤激光器
摘要： MXenes作为二维范德华纳米片材料中的传奇家族，因其独特的宽带非线性光学响应特性而备受研究关注。特别是MXenes具有极大的非线性吸收系数和非线性折射率等优异非线性光学性能，近年来引发了人们对其在光子学、电子学及光电子学领域应用研究的极大兴趣。然而基于这类材料的高重复频率（HRR）超快脉冲尚未得到探索。本研究采用光学沉积法制备了基于微光纤的MXene Ti3C2Tx可饱和吸收体（SA），实现了36阶谐波锁模，重复频率达218.4 MHz，中心波长1566.9 nm，脉冲宽度850 fs，光谱宽度3.51 nm，最大平均输出功率和脉冲能量分别为6.95 mW和0.032 nJ。这项基于MXene Ti3C2Tx光调制器的研究为先进非线性光子学开辟了光明前景。
关键词： 谐波锁模，MXene Ti3C2Tx，非线性光学特性
更新于2025-09-11 14:15:04
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黑磷的各向异性非线性光学响应
摘要： 在某些二维（2D）半导体材料（如磷烯）的能带中发现了载流子的赝相对论行为。本文研究了强电磁场作用下磷烯中赝相对论电子的非线性光学响应。利用Floquet理论，我们证明了远离常规共振条件下磷烯中反常拉比振荡的各向异性行为，并通过数值计算验证了能带各向异性对磷烯反常拉比振荡的影响。在强驱动场下观测到强烈依赖于磷烯能带各向异性的Bloch-Siegert移动。我们给出了探测磷烯反常拉比振荡的泵浦-探测实验理论描述，其微分透射系数随泵浦脉冲持续时间呈正弦变化，且振幅呈现幂律衰减——这与石墨烯（相对论性费米子系统）存在显著差异。因此Floquet理论可用于表征不同的费米子系统。
关键词： 各向异性光学材料、非线性光学特性、非线性光学材料、磷烯
更新于2025-09-10 09:29:36
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溶液法制备的钙钛矿-聚苯乙烯复合微谐振器具有高光学储能与双光子发光特性
摘要： 具有高非线性值的绿色发光光学微谐振器在高光学上转换能量存储和激光应用中备受青睐。本研究报道了通过反溶剂扩散法合成的苄基铵铅碘（BALI）钙钛矿微晶体。聚苯乙烯（PS）基质的使用通过聚合物包覆作用促进了环境稳定的BALI纳米晶生长。在自组装过程中优化BALI-PS比例可形成无缺陷复合微球。这些BALI晶体作为活性材料存在于显示回音壁模式（WGM）的微球谐振器中，其高达~1180的Q因子证实了该模式能实现谐振器的高光学储能。二维时域有限差分计算表明电场集中在微球边界附近的小模式体积（1.83 μm3）内。值得注意的是，BALI-PS复合微谐振器及其纯净晶体在红外基波辐射激发下展现出优异的双光子发光特性。这种简易的微谐振器制备技术为低成本非线性光学微激光器及其他多用途光学能量器件提供了实现路径。
关键词： 非线性光学特性、钙钛矿、光学微腔、聚合物微球、双光子发射
更新于2025-09-10 09:29:36