Author Affiliations
Abstract
1 Department of Applied Physics, Microelectronic and Physics, Hunan University of Technology and Business, Changsha 410205, China
2 Department of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
3 Key Laboratory for Laser Plasma (Ministry of Education), IFSA Collaborative Innovation Center, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
When two synchronized laser beams illuminate the inner surface of bulk lithium niobate crystals with magnesium doping (5%/mol ) under the condition of total reflection, semi-degenerate four-wave mixing (FWM) is generated. On this basis, a more sophisticated frequency conversion process on the interface of nonlinear crystal has been researched. The generation mechanism of FWM is associated with the fundamental waves reflected on the inner surface of the nonlinear crystal. Analysis of the phase-matching mechanism confirms that the FWM is radiated by the third-order nonlinear polarized waves, which are stimulated by the third-order nonlinear susceptibility coefficient of the nonlinear crystal. Theoretically calculated and experimentally measured corresponding data have been presented in this article. These results are expected to provide new inspiration for further experimental and theoretical research on frequency conversion in nonlinear crystals.
nonlinear optics four-wave mixing surface of nonlinear crystals third-order nonlinear coefficient Chinese Optics Letters
2022, 20(3): 031901
长春理工大学 化学与环境工程学院, 吉林 长春 130022
通过共价键合将二氨基二枯丁苯氧基氯代铟酞菁(Pc)与羧基化氧化石墨烯(GO-COOH)键合在一起, 得到二氨基二枯丁苯氧基氯代铟酞菁-氧化石墨烯键合产物(Pc-GO-COOH), 并以键合产物为原料反应得到引发剂。以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为聚合反应单体, 通过原子转移自由基聚合(ATRP)反应得到四种不同分子量的聚合物样品。采用凝胶渗透色谱(GPC)对聚合物分子量分布测试, 结果表明, 所制备的聚合物的分子量分布范围较窄, 聚合反应具有良好的可控性。采用Z-扫描方法对聚合物样品溶液进行的三阶非线性测试结果表明, 所制备的聚合物具有优良的三阶非线性光学性质, 且当聚合物的分子量分别为9 063和12 196时, 三阶非线性极化率值分别为8.1×10-11、2.1×10-11 esu。同时对聚合物样品的光限幅性能测试结果表明, 两种样品的有效激发态与基态吸收截面比分别为2.69和2.20, 具有较好的光限幅能力, 具有较大的应用前景。
二氨基二枯丁苯氧基氯代铟酞菁 氧化石墨烯 原子转移自由基聚合 三阶非线性 光限幅 diaminophenoxyl chloride indium phthalocyanine graphene oxide atom transfer radical polymerization third-order nonlinear optical limiting 红外与激光工程
2020, 49(1): 0107001
广东第二师范学院物理与信息工程系, 广东 广州 510303
研究单层石墨烯的三阶非线性和光双稳态效应。通过理论分析和数值模拟,改变单层三阶非线性石墨烯的费米能级、弛豫时间、双光子吸收系数及温度条件,调制单层三阶非线性石墨烯光双稳态的阈值大小。单层三阶非线性石墨烯的费米能级越大,温度越高,则光双稳态的阈值越大;双光子吸收系数越大,双稳态的低阈值越大;弛豫时间和双光子吸收系数会明显地改变石墨烯结构的光透射率,而光透射率则对石墨烯材料自身温度不敏感。该结论可为设计各类微纳结构的光子器件如光开关和光传感等提供理论依据。
表面光学 石墨烯表面等离子体 三阶非线性效应 光双稳态 费米能级
College of Material Science and Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China
A soluble low bandgap poly (pyrrole methine) with alkoxyl substituent, poly {(3-hexanoyl)pyrrole-[2,5- diyl(p-tetradecyloxybenzylidene)]} (PHPDTBE), was synthesized and characterized by 1H nuclear magnetic resonance (1H-NMR), Fourier transform-infrared (FT-IR), elemental analysis (EA) and gel permeation chromatography (GPC). PHPDTBE was readily soluble in weak polar organic solvents. The absorption peaks of PHPDTBE solution and film were located at around 458 and 484 nm, respectively. The optical bandgaps of PHPDTBE film for indirect allowed and direct allowed transitions were measured to be 1.66 and 2.35 eV, respectively. PHPDTBE film had few defects in the energy band and the Urbach energy of PHPDTBE film was calculated to be about 0.19 eV. The resonant third-order nonlinear optical susceptibilities of PHPDTBE solution and film measured by degenerate four-wave mixing (DFWM) technique at 532 nm were all in the order of 10–8 esu, which was about 1~3 orders of magnitude larger than that of the other ordinary π-conjugation polymers.
poly (pyrrole methine) poly (pyrrole methine) low bandgap low bandgap Urbach Urbach energy third-order nonlinear optical property Frontiers of Optoelectronics
2016, 9(1): 99
1 北京交通大学 光波技术研究所, 全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 中央民族大学 理学院, 北京 100081
3 忻州师范学院化学系, 山西 忻州 034000
以咔唑为电子供体, 苯并噻唑为电子受体, 合成了两种新型咔唑-苯并噻唑衍生物3-(2-苯并噻唑-2-基乙烯基)-N-乙基咔唑和3,6-二(2-苯并噻唑-2-基乙烯基)-N-乙基咔唑, 通过核磁共振和分光光度计对其结构进行表征.利用刮刀法制备质量分数为4%的衍生物/聚酰亚胺的复合薄膜.采用透射光谱法和单光束Z-扫描技术分别测试了衍生物的线性和三阶非线性光学特性. Z扫描实验结果表明3-(2-苯并噻唑-2-基乙烯基)-N-乙基咔唑薄膜的非线性吸收系数和非线性折射系数分别为β1=－2.118 9×10－10 cm/W、r1=2.285 2×10－14 cm2/W, 具有反饱和吸收特性和自聚焦效应;同时3,6-二(2-苯并噻唑-2-基乙烯基)-N-乙基咔唑薄膜的非线性吸收系数与非线性折射系数分别为β2=－1.275 6×10－9 cm/W、r2=－7.039 9×10－14 cm2/W, 具有反饱和吸收特性和自散焦效应.
电子供体-受体 咔唑 苯并噻唑 有机薄膜 透射光谱法 Z扫描技术 三阶非线性光学特性 Electron donor-acceptor Carbazole Benzothiazole Organic thin film Transmission spectrum method Z-scan technique Third-order nonlinear optical property
1 北京交通大学 光波技术研究所 全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
2 中央民族大学 理学院, 北京 100081
为了将单壁碳纳米管制成实际可用的光电子器件, 采用一种新的梯度升温热亚胺化法来制备单壁碳纳米管/聚酰亚胺薄膜。利用分光光度计测得单壁碳纳米管的质量分数为0.02的单壁碳纳米管/聚酰亚胺薄膜的反射谱、透射谱和吸收谱, 得到薄膜线性折射率随波长的变化;拟合Sellmeyer公式, 得到单壁碳纳米管/聚酰亚胺薄膜的Sellmeyer参量。利用z扫描技术研究了单壁碳纳米管/聚酰亚胺薄膜的3阶非线性特性。结果表明, 单壁碳纳米管/聚酰亚胺薄膜具有很强的饱和吸收特性, 其非线性吸收系数为β=-5.3×10-10 cm/W; 并且具有较强的自散焦效应, 对应的非线性折射系数为γ=-4.1×10-13 cm2/W。单壁碳纳米管/聚酰亚胺薄膜具有较强的非线性光学特性。
薄膜 单壁碳纳米管/聚酰亚胺 分光光度计 Sellmeyer公式 z扫描 3阶非线性特性 thin films single-walled carbon nanotube/polyimide spectrophotometer Sellmeyer formula z-scanning third-order nonlinear characteristics
天津大学精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
为研究单壁碳纳米管(SWCNT)薄膜的三阶非线性光学性质，采用旋转涂覆法在石英玻片上制备出包含SWCNT和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚合物薄膜。测得薄膜的线性透射谱，并观察了薄膜的表面形貌。为提高测量SWCNT薄膜三阶非线性系数的准确度，研究了Z扫描法测量材料的非线性系数时相关参量变化对测量准确度的影响，并搭建Z扫描系统，研究了自制薄膜的三阶非线性光学性质。通过对实验数据的模拟和计算，得到自制碳纳米管薄膜的非线性吸收系数(β)、三阶非线性折射系数(γ)分别为-7.8×10-7 cm/W、-6.4×10-11 cm2/W，三阶非线性极化率为2.06×10-9 esu。证明SWCNT/PMMA薄膜具有较强的非线性光学特性。
测量 非线性光学 三阶非线性系数 Z扫描法 单壁碳纳米管薄膜 准确度 激光与光电子学进展
2012, 49(9): 091202
1 浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地， 浙江 杭州 310032
2 浙江医药高等专科学校， 浙江 宁波 315100
以二茂铁甲醇为原料，经Wittig反应后与2,6-(双胺基)-苯并［1,2-d-4,5-d′］双三唑-4，8(2H，6H)-二酮缩合，合成了一个D-π-A-π-D结构的二茂铁席夫碱类金属有机三阶非线性光学材料。化合物结构经1H NMR，MS表征确认。测定了该化合物的紫外可见吸收光谱，用简并四波混频（DFWM）检测了其三阶非线性参数，检测波长为800 nm；脉冲宽度为80 fs。该化合物的三阶非线性极化率χ(3)值为3.67×10-13 esu(静电单位)，分子二阶超极化率γ值为3.49×10-31 esu，表明该化合物具有良好的三阶非线性光学性能，优于现有的二茂铁类金属有机材料。探讨了分子结构对三阶非线性光学性能的影响，长共轭链、强电子离域能可提高分子三阶非线性光学性能。
材料 二茂铁衍生物 三阶非线性光学 席夫碱 简并四波混频 合成 中国激光
2011, 38(10): 1006004
四川师范大学化学与材料科学学院，先进功能材料四川省高校重点实验室, 四川 成都 610066
采用含时密度泛函理论(TDDFT)B3LYP对6个长链β-二酮环金属铂配合物分子的紫外可见吸收光谱进行理论计算。结果表明，基态到第一激发态的跃迁来源于金属到配体和配体到配体的混合跃迁。该6个分子的最大吸收波长均在402~405 nm范围内，属于近紫外区。使用有限场(FF)方法对6个配合物分子的三阶非线性光学(NLO)系数的理论计算。结果显示，该类配合物分子具有较好的三阶非线性光学系数(为105数量级)。并在C1~C14范围内增加β二酮碳链的长度以及在配体苯环或吡啶环上分别引入甲基供电子基，均有利于增大配合物的三阶NLO性质。
材料 环金属铂配合物 紫外可见吸收光谱 三阶非线性光学性质 含时密度泛函理论
