山东大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266237
自石墨烯发现以来,新型单元素纳米材料以其新奇的光电特性备受关注。特别是近几年来,第五主族元素纳米材料(砷烯、锑烯、铋烯)更是激发了研究人员的极大兴趣。作为一种过渡金属,铋纳米材料一直是材料和光学研究领域的热点之一,在电子器件、光电器件和非线性光学等领域的应用中表现出巨大的潜力和良好的前景。首先,着重从制备、表征和非线性光学特性研究等方面介绍铋纳米材料的相关理论和实验研究工作。接着,总结铋纳米材料的非线性光学性质及其光子学应用规律。最后,对铋纳米材料的发展前景和趋势进行展望和分析。
纳米材料 铋烯 非线性光学性质 锁模 调Q 中国激光
2021, 48(12): 1208002
1 山东科技大学 机械电子工程学院,山东 青岛 266590
2 天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
3 光电信息技术教育部重点实验室(天津大学),天津 300072
设计了组分为Al0.5Ga0.5As/GaAs/Al0.2Ga0.8As阶梯形量子阱结构,其导带子带能级可与中红外双波长CO2激光器的泵浦光光子能量共振.计算了此量子阱对两束泵浦光的二阶非线性差频系数χ(2)DFG及三阶非线性系数χ(3)ω1和χ(3)ω2的表达式；在导带分别为抛物线形和非抛物线形两种条件下,对比研究了三个非线性系数随两束泵浦光波长的变化.χ(2)DFG、χ(3)ω1和χ(3)ω2随两束泵浦光波长λp1和λp2都是呈现出先增大后减小的变化趋势,对应不同泵浦波长,存在一个峰值；相比于导带为抛物线形,在非抛物线条件下三个非线性系数随短波长的泵浦光λp1的变化出现“红移”现象,而随长波长的泵浦光λp2的变化峰值位置基本相同；由量子限制效应导致的两种导带情况下子带能级变化,即与泵浦光光子共振条件发生变化,是出现“红移”的原因；而峰值数值上的差异,主要由量子阱子带能级间的跃迁矩阵元和两种导带条件下不同的能级差决定.
非线性光学性质 非对称量子阱 非抛物线形 跃迁矩阵元 nonlinear optical effect asymmetric quantum well non-parabolicity transition matrix element
1 电子工程学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽 合肥 230037
2 西安航天动力研究所，陕西 西安 710100
因为具有独特的量子效应，量子点一直受到诸多领域的广泛关注。为了研究CdxPb1-xSe三元量子点非线性特性，研究了高品质三元量子点的简便制备方法，在此基础上，进一步在532nm激光条件下利用Z-扫描技术研究了其非线性光学性能。结果表明，以制备的N-油酰基-吗啡啉为溶剂，采用改进“一锅煮”法成功地获得了大小均一、结晶良好的Cd0.5Pb0.5Se量子点；CdxPb1-xSe量子点的非线性吸收系数和非线性折射率分别为1.01×10-9 m/W和-1.1×10-10 esu，相比于CdSe二元量子点，体现出更加显著的非线性折射特性。因此，CdxPb1-xSe量子点在激光防护、光电开关等方面具有重要的潜在应用价值。
量子点 非线性光学性质 semiconductor quantum dots CdxPb1-xSe CdxPb1-xSe nonlinear optical properties
河南大学 物理与电子学院 微系统物理研究所, 河南 开封 475004
通过化学吸附法制备了金/多壁碳纳米管复合材料.采用X射线衍射仪、透射电子显微镜和紫外可见光谱仪对复合材料进行表征,制备的金纳米颗粒平均粒径为6 nm,且均匀分散在碳纳米管表面.在脉冲宽度为30 ps、波长为532 nm的激光光源激发下,运用Z扫描技术分别研究金/多壁碳纳米管复合材料和多壁碳纳米管的三阶非线性光学性质.实验结果表明:金/多壁碳纳米管复合材料呈现正的非线性折射效应和饱和吸收性质,其三阶非线性极化率χ(3)为1.89×10-12 esu,比多壁碳纳米管高2.6倍.
三阶非线性光学性质 复合材料 Z扫描 碳纳米管 纳米材料 Third-order optical nonlinerity Composite Z-scan Carbon Nanoparticles
1 河南大学 物理与电子学院
2 微系统物理研究所，河南 开封 475004
通过湿化学方法制备了具有三阶非线性光学性质的硒化铅/聚乙烯醇复合物薄膜.采用透射电镜和扫描电镜对硒化铅量子点的尺寸和薄膜的形貌进行表征.运用Z扫描方法，研究了薄膜在波长为532 nm,脉冲宽度为38 ps条件下的三阶非线性光学性质.实验结果表明：合成的硒化铅量子点尺寸在10 nm左右，属于强量子受限，制备的薄膜表面粗糙度比较好；薄膜在皮秒脉冲激光作用下呈现负的非线性折射效应和反饱和吸收性质，其三阶非线性极化率χ(3)为3.6×10－11 esu.
三阶非线性光学性质 薄膜 Z扫描 量子点 硒化铅 Third-order optical nonlinerity Thin film Z-scan Quantum dot PbSe
1 山东大学 a.信息科学与工程学院
2 山东大学b.晶体材料国家重点实验室，济南 250100
合成了一种金属有机配合物［(C3H7)4N］［Au(C3S5)2］. 配制了浓度为1×10-3 mol/L的［(C3H7)4N］［Au(C3S5)2］/乙腈溶液，并用旋涂法制备了掺杂浓度质量比为1%的［(C3H7)4N］［Au(C3S5)2］/PMMA复合薄膜. 运用Z扫描方法, 分别研究了样品溶液和薄膜在波长为1 064 nm，脉宽为20 ps条件下的三阶非线性光学性质. 研究发现薄膜的三阶非线性极化率χ(3)比溶液高出三个数量级. 其中，薄膜的非线性折射率n2为-1.76×10-15 m2/W、三阶非线性极化率χ(3)为9.37×10-10 esu. 结果表明,该材料在全光开关方面具有潜在的应用价值.
三阶非线性光学性质 全光开关 DMIT类聚合物 Z扫描技术 Third-order optical nonlinearity All-optical switching DMIT complex Z-scan technique
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
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
在B3LYP/6-31G水平上研究了含亚胺和胆甾烯基不对称液晶二聚体的几何结构、电子吸收光谱和二阶非线性光学性质。研究结果表明,该类化合物分子的最强电子跃迁主要源于分子HOMO→LUMO的π→π*跃迁,对应的最大吸收波长位于337-349 nm范围,属于近紫外区。减小分子的中心柔性间隔基的长度和提高端接基的吸电子能力可以增强该类液晶的二阶非光学性质。
电子光谱 二阶非线性光学性质 亚胺基 胆甾烯基 密度泛函理论
阐述了目前国内外的磷化铟纳米晶研究状况。用有机溶剂回流退火法制备出了磷化铟纳米晶，并通过XRD谱计算出平均粒径为55 nm。喇曼光谱表明：由于纳米颗粒的量子尺寸效应，2个散射峰都向低能量方向发生了较大的移动。UV－VIS表明样品的吸收边相对于体块InP(970 nm)发生了显著的蓝移，说明带隙变宽，表现出明显的量子尺寸效应。PLE谱在380 nm时，PL谱峰在573 nm时，相对于体块InP的红外区的荧光光谱发光峰发生了显著的蓝移，说明磷化铟纳米晶在光电子器件领域和非线性光学领域有非常好的应用前景。
磷化铟纳米晶 喇曼光谱 荧光光谱 吸收光谱 发光光谱 非线性光学性质 indium phosphide nanocrystallite Raman spectrum fluorescence spectrum absorption spectrum luminescence spectrum nonlinear optical property
