（无线电物理专业论文）cdsezns核壳结构量子点的非线性光学性质研究.pdf

上海大学硕士学位论文 f 删4 删删f f f f 删f j j mj f 舢 y 17 4 116 4 。 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发 表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：扭日辄乏盟堕 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅：学 校可以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：扭导师签名： e 。时为负值；i n , e g ，w h e r ei t s h o w sap o s i t i v ev a l u ew i t hh v 0 ，g ，s - - 0 ) = l 。 对于日搁耥黼：钆2 南 由( 2 1 4 ) 式得到：当只考虑样品的三阶非线性效应时，闭孔z 扫描曲线： 丁k s o ) = l + 万1 _ 一14 a # 0 ( 3 x 2 - 5 ) + q 2 0 ( x 4 + 1 7 x 2 + 4 0 ) - 8 a # o q o x ( x 2 + 9 ) 。压 g 2 + 1 户g 2 + 9 b 2 + 2 5 ) ( 2 一1 5 a ) 假如不考虑光强在时l 司上的变化，则a = l m r g ，s 。) = + ! j 错 工兰公簖( 3 一5 ) + ，g ；g + 1 7 x ：+ 4 0 ) 一8 丸g o z g ：+ 9 ) ( 2 - 1 5 b ) 。 g 2 + 1 ) 2 g 2 + 9 b 2 + 2 5 ) 死：( 2 ：, o r , l o l 万，q o = 风k ，b = 【l e x p ( _ w 口。 o = 4 阮五f p ) ( 2 1 6 ) 乃= a # o ( 2 ：旯) i o l 万j= q o ( i o l 够) ( 2 1 7 ) 2 2 2 ( 2 n + 1 ) 阶非线性折射 同样通过高斯分解法，在忽略时间高斯分布的前提下，得到当样品只有 ( 2 n + 1 ) 阶非线性折射而没有非 巩廿。釜务 在一级近似下： 卜海大学硕上学位论文 乙一) 小瓦砸4 m c 币m o 翮 2 1 9 ) 西。= 饥左谢为焦点处光轴上( 2 疗+ 1 ) 阶非线性折射效应所对应的非线性 相移，彩= 【l e x p ( - 力础彬刀口为( 2 力+ 1 ) 阶非线性效应( i - - - - 1 非和刀= 2 分别对应 3 阶和5 阶非线性效应) 对应的样品有效长度。 由d r d r = 0 可以得到，( 2 n + 1 ) 阶非线性折射“峰谷”位置间距： 纯3 阶非线性折射：& 帕耐= 1 7 1 z o ( 2 - 2 0 a ) 纯5 阶非线性折射：& 州埔= 1 1 4 z o ( 2 2 0 b ) z 0 是确定光强的重要参数，通过测量标准样品c s 2 的闭孔z 扫描曲线，由式 ( 2 2 0 a ) 可以确定聚焦高斯光束的共焦参数z o 。通过( 2 2 0 ) 式还可判断是否有 五阶非线性折射表现出来。 对于纯三阶效应来讲，非线性相移较小时l 丸i 万，非线性折射归一化曲线 的透过率峰谷差a z 与相移九有简单的关系m ： 彳乙0 4 0 6 0 - s ) 0 乃i 痧0 1 ( 2 - 21 ) ( 2 2 1 ) 式包含了小孔大小的影响。同时考虑高斯时间分布，三阶非线折射 率曲线表达式可简单表示为： 吼) - l + 去蹦 陆2 2 ) 很多材料不仅具有三阶非线性折射，还具有复杂的非线性吸收，闭孔曲线不 能用( 2 1 5 ) 和( 2 1 9 ) 式来拟合。s h e i k b a h a em 等人提出采用闭孔z 扫描曲线 除以开孔z 扫描曲线，即“c a o a 法”来去除非线性吸收的影响以得到非线性折 射曲线 4 0 1 ；然而，闭孔z 扫描的吸收因素是光斑中心处光强的作用，其光强在横 截面内的分布可认为是均匀的；而开孔z 扫描所测得到的非线性吸收，作用光强 在横截面内的分布是高斯分布。所以当非线性较强时，“c a o a 法”误差就会过 大，不能准确反映非线性折射。非线性折射对c a 曲线的贡献相对于焦点是奇对 称，非线性吸收则是偶对称。同步测量闭孔和开孔z 扫描，由开孔曲线确定z - - o 点，然后对闭孔曲线作对称处理得到非线性折射曲线，这种方法可称为“对称法 ， f l j l i uz h i b o 等人提出【7 3 ，7 4 1 ： 1 9 上海大学硕士学位论文 丁k ( z ) = k _ ( z ) 一正_ ( 一z ) 2 + l ( 2 2 3 ) 2 2 3 三阶和五阶非线性折射同时存在 假设样品不存在非线性吸收，只有3 r d 和5 t i l 非线性折射的作用，利用高斯分 解法得到非线性折射曲线表达式为【5 9 】： g ，西m 。：) = - 1 + 正g ，。) + 疋k 。：) 。4 8 0 0 l 0 2b 4 + 1 4 x 2 - 3 5 ) ( 2 - 2 4 ) 。g 2 + l f ( x 2 + 9 b 2 + 2 5 x x 2 + 4 9 ) 其中互b ，。) 和疋k 睨) 表达式见( 2 一1 9 ) 式。 一般情况下，非线性折射也具有饱和效应【6 l 】，即五阶非线性效应有明显表现 时，三阶非线性效应已经饱和。z h a n gz q 等人则使用反射z 扫描测量了i n n 薄膜 中三阶和五阶非线性折射同时存在的情形【7 5 1 。 2 3 开孔z 扫描理论( o p e n a p e r t u r ez s c a n ) 将小孔移去之后，将透过样品的光束能量全部收集，称之为“开孔z 扫描”。 开孔z 扫描曲线只记录了样品的非线性吸收的信息，而对非线性折射则是不敏感 的。开孔z 扫描曲线是一条相对于焦点z = 0 对称的曲线。对于饱和吸收样品， 在焦点处其透过率最大( 峰) ；而对于反饱和吸收的样品来讲，在焦点处其透过 率最小( 谷) 。一般情况下，光学介质的非线性吸收在不同的光强下表现出不同 的吸收机制，而不同的机制所引起的非线性相移与光强的关系是不同的，可据此 分析非线性吸收的机制。 2 3 1 饱和吸收( s a t u r a tio na b s o r p tio n ) 饱和吸收( s a ) 是指介质的吸收系数随着光强的增加而减小的现象。从均 匀展宽两能级模型出发，我们推导出不同的情形下的饱和吸收的z 扫描公式。 2 0 卜海大学硕士学位论文 图2 3 饱和吸收的两能级模型 图2 3 所示为饱和吸收的两能级模型，其中，为基态载流子的吸收截面， 气为激发态载流子的寿命，o 和1 分别为基态和激发态载流子的数目，在弱 光下，载流子全部处于基态，载流子的总数目为。载流子的速率方程可以表示 为【7 6 】： 一