1 长春理工大学 光电工程学院， 吉林 长春 130022
2 哈尔滨工业大学 物理学院， 哈尔滨 黑龙江 150001
3 长春理工大学 光电测量和光信息传输技术教育部重点实验室， 吉林 长春 130022
由于硫系玻璃具有良好的光学性质，在非线性光学等方面研究广泛，但基于硫系玻璃光电探测器的相关研究却很少。本文利用真空共热蒸发技术制备了不同掺银比例的硫系玻璃薄膜作为半导体膜层结构，并设计构建了金属-绝缘体-半导体结构的自供电光电探测器，探究了该光电探测器的响应光谱范围。结果表明，该探测器对可见光到近红外区域的光均有响应。针对掺银硫系玻璃光电探测器在635 nm波长激光下，研究了探测器响应电压与激发功率之间的关系。当激光功率小于10 mW时，探测器响应电压与激发功率线性相关；当激光功率大于10 mW时，探测器响应电压逐渐饱和。探测器的上升和衰减时间分别为3.932 s和1.522 s。本研究为硫系玻璃材料在自供电光电探测器领域的应用提供了证明。
硫系玻璃 光电探测器 金属-绝缘体-半导体 chalcogenide glass photodetector metal-insulator-semiconductor
1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 哈尔滨工业大学物理学院，黑龙江 哈尔滨 150001
3 长春理工大学光电测量和光信息传输技术教育部重点实验室，吉林 长春 130022
采用皮秒Z扫描与泵浦探测技术研究了硫系玻璃（Ge28Sb12Se60）薄膜掺杂Bi元素对其光学非线性及超快动力学过程的影响。Z扫描实验结果表明，Bi元素的掺入对反饱和非线性吸收具有明显的增强作用，这与Tauc方程的计算结果相吻合。通过泵浦探测技术，求得样品具体的动力学参数，并利用三能级结构模型，对其超快动力学过程进行了探究。掺Bi硫系玻璃薄膜的非线性响应机制为激发态吸收，研究发现Bi元素的引入进一步增大了样品的激发态吸收截面。
非线性光学 硫系玻璃 Z扫描 泵浦探测技术 光学学报
2023, 43(23): 2319001
1 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
2 西北工业大学伦敦玛丽女王大学工程学院, 西安 710000
3 哈尔滨工业大学, 哈尔滨 150000
纳秒级脉冲激光对战场中广泛使用的光电传感器构成了严重威胁。光限幅材料在阻止强激光通过的同时, 不影响低能量信号光的通过, 是目前激光防护领域的研究热点。针对可见-近红外波段光电传感器强激光防护应用需求, 在金属酞菁化合物基础上, 基于增强其共轭体系电子云密度的设计思想制备了一种新型高性能光限幅材料--四枯丁苯氧基氯代酞菁铟, 并对其进行了测试表征。瞬态吸收光谱实验表明,四枯丁苯氧基氯代酞菁铟具有很强且长寿命的激发态吸收。光限幅性能测试证明其光限幅启动阈值为8 mJ/cm2, 光限幅阈值为0.06 J/cm2, 损伤阈值大于4 J/cm2,当输入能流达到3 J/cm2时, 光限幅器件透过率下降到6%。由测试结果可以看出, 该材料光限幅启动阈值及光限幅阈值低, 损伤阈值高, 可见-近红外波段线性透过率高, 具有优异的光限幅性能, 在光电系统激光防护中具有较高的应用前景。
光限幅 酞菁 非线性光学 optical limit phthalocyanine nonlinear optics
1 苏州科技大学物理科学与技术学院，江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室，江苏 苏州 215009
2 苏州大学物理科学与技术学院，江苏 苏州 215006
利用多维度的泵浦探测技术来研究Fe掺杂氮化镓（GaN∶Fe）晶体的超快瞬态非线性光学响应和基于Fe缺陷的宽带载流子动力学机制。相位物体（PO）泵浦探测实验结果表明，载流子折射动力学曲线相较于吸收表现出明显的回复，结合超快瞬态吸收光谱实验证明这源于Fe缺陷态的宽带吸收。此外，瞬态吸收响应与载流子俘获速率均可通过Fe含量进行大幅调控，吸收幅值和载流子俘获寿命分别随着Fe含量的增加而增大和缩短。根据瞬态光学非线性结果，提出了基于Fe缺陷不同电荷态下的激发与俘获模型，结合全局分析和速率方程获得了GaN∶Fe的载流子俘获机理与重要的Fe缺陷俘获速率和光吸收截面。GaN∶Fe中可调控的载流子寿命和超宽带的吸收光谱对光开关、光限幅器件、光电探测器等光电器件的设计和开发有着十分重要的意义。
非线性光学 氮化镓 泵浦探测 瞬态吸收光谱 载流子动力学 光学学报
2022, 42(22): 2219001
红外与激光工程
2020, 49(12): 20201071
1 河北大学 化学与环境科学学院 河北省化学生物学重点实验室 教育部药物化学与分子诊断重点实验室, 河北 保定 071002
2 光电信息安全控制科学技术实验室, 天津 300308
3 哈尔滨工业大学 物理系, 黑龙江 哈尔滨 150001
在钯催化下, 一步反应合成并表征了三个扭曲并苯功能化的杂芳烃分子(2, 5, 8)。与扭曲并苯分子1相比, 所得分子的吸收波长和发射波长发生明显红移, 荧光位于蓝光和绿光区域。化合物2、5、8的最大吸收波长分别位于462、478、468 nm, 发射波长分别位于476/506、497/527、497/520 nm。利用循环伏安法测试了分子的电化学性质, 结果显示分子8拥有最小的可逆的第一氧化电位0.35 V, 归因于氧化氨基部分。利用飞秒激光实验表征了分子的光限幅性质, 实验结果表明所有分子均具有优良的透过率, 且分子5呈现最优的光限幅响应能力。
扭曲并苯 合成 光电性质 光限幅 twistacene synthesis optoelectronic property optical limiting 红外与激光工程
2019, 48(11): 1103005
1 苏州科技大学 数理学院 江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室, 江苏 苏州 215009
2 光电信息安全控制科学技术实验室, 天津 300308
3 苏州大学 物理科学与技术学院, 江苏 苏州 215006
4 河北大学 化学与环境科学学院 河北省化学生物学重点实验室 教育部药物化学与分子诊断重点实验室, 河北 保定 071002
5 哈尔滨工业大学 物理系, 黑龙江 哈尔滨 150001
高性能的光限幅对激光防护应用来说非常重要。虽然光限幅相关的研究持续了几十年, 但是绝大多数的已知光限幅材料无法兼顾低限幅阈值、高线性透过率和宽带、超快响应。从实验和理论上报道一种基于共轭扭曲并苯分子的多功能光限幅材料。研究结果显示, 借助等效三光子吸收, 该材料能够在480~700 nm的光谱范围内实现光限幅并具备快速的响应能力。此外, 样品还同时具备低限幅阈值(0.15 J/cm2)和极高的线性透过率(532 nm时92%)。该光限幅材料集以上所有优点于一身, 在用于人眼和光子器件的超快激光防护领域具有巨大的前景。
扭曲并苯 非线性吸收 双光子诱导激发态 光限幅 twistacene nonlinear absorption two-photon induced excited-state optical limiting 红外与激光工程
2019, 48(11): 1103001
1 哈尔滨工业大学 物理系, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 常熟理工学院 物理与电子工程学院, 江苏 常熟 215500
利用Z扫描测量技术研究了飞秒和皮秒激光脉冲激发下液体硝基苯的三阶非线性折射率n2。Z扫描实验的结果表明: 液体硝基苯在20 ps、532 nm波长激发下的非线性折射率n2是300 fs, 800 nm波长激发下的n2值的11倍。利用带相位物体的飞秒泵浦探测方法研究了液体硝基苯的非线性折射动力学机理。基于泵浦探测实验结果确定了液体硝基苯在超快激光激发后的非线性折射响应函数。测量结果可为基于硝基苯液体的集成光子学器件设计和溶液非线性测量提供有益参考
硝基苯 非线性光学 Z扫描 泵浦探测 nitrobenzene nonlinear optics Z-scan pump probe 红外与激光工程
2017, 46(5): 0502001
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China
2 School of Electronic Engineering, Heilongjiang University, Harbin 150080, China
In this study, a new method utilizing surface plasmon resonance (SPR) sensing technology based on the phase and angular interrogations for measuring the refractive index of a liquid prism is presented. An orthogonal sample box that combined the functions of a prism, cell box, and mirror is adopted to simplify the system and provide the convenience to implement the phase and angular interrogations. The angular interrogation is achieved by the motorized rotation stage with the new sample box, and the phase interrogation is achieved by the linear polarization interferometry between the s- and p-polarization components. The amplitude reflectivity and the phase angle, which are the functions of the incident angle, are obtained by the reflection intensity and the interference intensity of the lights directly. A sensitivity of 7.5×10 7 refractive index unit (RIU)/0.1° and a dynamic range of 0.5 RIU are obtained experimentally and theoretically.
240.6680 Surface plasmons 280.4788 Optical sensing and sensors Chinese Optics Letters
2016, 14(2): 022401
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 苏州大学 物理科学与技术学院, 江苏 苏州 215006
硒化镉是一种可用于X射线全光分幅相机和全光条纹相机的重要探测材料.用基于相位物体的泵浦探测方式,研究了硒化镉在1030 nm波长,飞秒脉冲下的载流子超快动力学和非线性光学特性.得到了双光子吸收系数、载流子吸收截面、载流子复合时间等参数.实验表明,硒化镉载流子的动力学和非线性特性是由束缚电子和载流子共同决定的.束缚电子的克尔效应和双光子激发都是瞬态的,而载流子复合持续了较长时间.这些参数和载流子图像的的获得,为X射线超快探测器件的设计和改进提供了参考.
硒化镉 半导体 探测器 非线性 载流子 cadmium selenide semiconductor detector nonlinear carrier 强激光与粒子束
2015, 27(8): 081007
