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水溶性碲化镉量子点的三阶光学非线性特性的Z扫描研究

作　者: 姜立南
导　师: 郑植仁
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 水溶性量子点飞秒激光 Z扫描双光子吸收
分类号: O472.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

Z扫描技术是表征材料三阶光学非线性极化率的一种重要而灵敏的技术;不仅可以测量三阶非线性极化率(χ^（3）)的实部( [ ]Reχ^（3）)与虚部( [ ]Imχ^（3）)的大小,还可以确定其正负。本文所采用的样品是水溶性CdTe量子点,由于其具有水溶性和独特的光学性质,使其在医学领域的应用越来越受人瞩目,为了更好的了解其光学特性,扩展其应用范围,本文首次通过飞秒激光Z扫描实验研究了水溶性CdTe量子点的三阶光学非线性。本文首先介绍了Z扫描的基本理论,并对其发展和现状予以了简单回顾。然后通过水溶性CdTe量子点的紫外可见吸收谱,得出其吸收带边与CdTe体材料的吸收带边相比有较大蓝移的结论,认为这种蓝移主要是由于量子点材料的量子尺寸效应,量子限域效应等量子效应所致。通过自建的飞秒激光Z扫描实验系统,研究了水溶性CdTe量子点的三阶光学非线性极化率。得出了水溶性CdTe量子点的非线性吸收系数和非线性折射率,其非线性折射率为正值,具有自聚焦特性。通过研究其荧光强度与入射激光强度的之间的关系,发现在入射激光强度低于600GW/cm²时,其荧光强度与入射激光强度的平方成正比,并且Z扫描实验中入射激光强度要低于此强度,因此得出水溶性CdTe量子点的非线性吸收的起因是双光子吸收的结论。同时对非线性折射的可能机制进行了分析,排除了热效应导致折射率的变化的因素,发现折射率的变化主要是电子分布畸变作用所致。比较了水溶性CdTe量子点与CdTe体材料二者的γ/β的比值,发现前者是后者的近4.2倍,显示了水溶性CdTe量子点在光电开关方面具有很好的应用前景。与其它一些量子点材料相较,我们的样品的非线性折射率和非线性吸收率相对较小,这可能是由于我们实验所用水溶性CdTe量子点浓度较小的所致。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-22
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 三阶非线性光学简介  11-18
    1.2.1 几种简单的三阶非线性光学效应  12-14
    1.2.2 三阶光学非线性极化率的表征方法  14-18
  1.3 半导体量子点材料简介  18-20
  1.4 论文研究的目的和意义  20-21
  1.5 本论文的主要内容  21-22
第2章三阶非线性极化率的Z 扫描测量理论  22-35
  2.1 Z 扫描基本原理  22-32
    2.1.1 忽略非线性吸收的Z 扫描分析  22-29
    2.1.2 考虑非线性吸收的Z 扫描分析  29-32
  2.2 Z 扫描的改进方法  32-34
  2.3 本章小结  34-35
第3章水溶性CdTe 量子点的三阶光学非线性极化率的实验研究  35-57
  3.1 水溶性CdTe 量子点样品的紫外可见吸收谱  35-37
  3.2 水溶性CdTe 量子点的飞秒Z 扫描实验及结果分析  37-45
    3.2.1 Z 扫描技术测量  37-40
    3.2.2 水溶性CdTe 量子点飞秒激光Z 扫描实验结果及分析  40-45
  3.3 水溶性CdTe 量子点三阶非线性效应物理机制的讨论  45-50
    3.3.1 非线性吸收和折射的物理机制  45-46
    3.3.2 水溶性CdTe 量子点的非线性效应的机制讨论  46-50
  3.4 水溶性CdTe 量子点与体材料的非线性效应比较  50-53
  3.5 水溶性CdTe 量子点的皮秒激光Z 扫描与飞秒激光Z 扫描实验比较  53-55
  3.6 本章小结  55-57
第4章飞秒Z 扫描实验总结  57-60
  4.1 实验装置方面的改进  57
  4.2 实验中的注意事项  57-59
  4.3 飞秒Z 扫描实验展望  59-60
结论  60-62
参考文献  62-68
攻读学位期间发表的论文  68-70
致谢  70

水溶性碲化镉量子点的三阶光学非线性特性的Z扫描研究

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