非线性吸收诱导的热光学非线性研究

摘要

光与物质的相互作用中，总是伴随热的产生，从而产生热致光学非线性，直接影响实验测量的结果。通过对热致非线性效应的研究，了解热致非线性产生的物理机制，对加深理解瞬态的光学非线性效应的作用过程以及完善瞬态非线性光学的知识具有积极的意义。
　　本文介绍了国内外热致非线性的研究发展、热致非线性产生的物理机制和描述热致非线性折射率变化的声光方程，给出了在准稳态线性吸收下处理热致非线性的一些近似模型，并比较了这些模型在瞬态时域不同脉宽下与声光模型的差别。研究了线性吸收情况下，在连续激光作用下的热致非线性，得到折射率变化同输入功率成正比的关系，并通过理论数值模拟证实。研究了当存在非线性吸收时不同的脉冲宽度、束腰半径、非线性吸收系数对热致非线性作用下的Z-scan曲线的影响。
　　考虑了热致非线性与克尔效应、激发态非线性相互作用下的Z-scan曲线，研究了在不同脉冲能量、脉冲宽度和不同的溶剂对Z-scan曲线的影响。理论模拟表明，在一定条件下，材料的光学性质就会从自聚焦转变为自散焦，或者从自散焦转变为自聚焦。理论模拟并比较了单个皮秒脉冲和皮秒脉冲序列对氯铝酞菁(ClAlPc)的甲醇溶液的Z-scan曲线，发现在单个皮秒脉冲下激发态非线性折射占主导作用，在皮秒脉冲序列下热积累效应占主导地位。最后理论模拟了在纳秒脉冲作用下的Z-scan曲线，预测了当脉宽在5ns～10ns变化时，ClAlPc将由自聚焦变为自散焦。

目录

非线性吸收诱导的热光学非线性研究

RESEARCH ON THERMAL OPTICALNONLINEARITY INDUCED BYNONLINEAR ABSORPTION

摘 要

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 非线性光极化机制

1.1.2 热致非线性机制

1.2 国内外文献综述

1.3 论文研究的目的和意义

1.4 本论文的主要研究内容

第2章 Z-scan 和热致非线性原理

2.1 Z-scan 的原理

2.2 热致非线性原理

2.3 本章小结

第3章 热致非线性模型及参数影响

3.1 热致非线性模型

3.1.1 瞬态、准稳态和稳态

3.1.2 瞬态光声模型

3.1.3 折射率不随时间变化的模型(SRM)

3.1.4 改进的SRM 模型

3.1.5 热近似模型

3.2 线性吸收引起的热致非线性

3.2.1 线性吸收情况下热致非线性模型的比较

3.2.2 连续激光作用下线性吸收引起的热致非线性

3.3 在非线性吸收下的热致非线性

3.3.1 稳态非线性吸收下的热致非线性

3.3.2 瞬态非线性吸收下的热致非线性

3.4 本章小结

第4章 热致非线性和其它非线性相互作用

4.1 光克尔效应和热致非线性的竞争

4.2 激发态非线性和热致非线性的竞争

4.2.1 激发态光学非线性

4.2.2 热致非线性与激发态非线性的竞争

4.3 氯铝酞菁(ClAlPc)的Z-scan 曲线模拟

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢