非线性光学

摘要： 一般情况下半导体材料可以吸收一个能量大于带隙的光子,使价带中的一个电子跃迁到导带。但是,在某些特殊的情况下,半导体材料也能吸收多个能量小于带隙的光子,使价带中的一个电子跃迁到导带,这就是多光子吸收效应。多光子吸收效应是一种非线性光学效应。该综述首先介绍了多光子吸收效应的理论基础和测试方法,然后回顾了多光子吸收效应的研究成果,最后展望了半导体低维结构中的多光子吸收效应研究,以及潜在的应用前景。

摘要： 双光子纠缠实验教学系统主要涉及双光子纠缠态的制备、测量和分析,可以直观展示量子纠缠概念,排除局域隐变量假设.介绍了双光子纠缠系统的工作原理、纠缠态的制备和测量方法,搭建了双光子纠缠实验教学系统.该系统利用自发参量下转换效应制备出双光子偏振纠缠态并进行测量,性能稳定可靠.实验包含符合测量和复杂光路设计、调节等内容,有助于学生理解量子光学和非线性光学的基本概念,也锻炼了学生的动手能力和实验探究能力.

摘要： 史保森,中国科学技术大学物理学院二级教授,中国光学学会光量子科学与技术专委会委员。曾入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”,获得国家基金委杰出青年基金支持。从事量子信息、非线性光学、集成光学及量子光学的理论和实验研究,近年来在Nat.Photon.,Nat.Commun.,PRL/X等著名学术刊物以第一/通信作者发表论文100余篇。获中国光学学会光学科技奖一等奖(排名第一)和安徽省自然科学一等奖(排名第一)及2014、2016和2018年中科院优秀导师奖。

摘要： 报道了LiNbO_(3):Fe晶体内光致散射过程中偏振态的变化。将圆偏振光聚焦成极细的光片,并将其照射在c轴沿竖直方向放置的晶体上,研究了不同入射角时的光散射现象。在散射光从产生到达到稳态的数十分钟内,散射光主要在平行于c轴的方向上产生,同时在平行于光片的方向上存在分量,散射光产生速度随入射角的增大而减小。进一步观察表明,圆偏振光通过晶体后变成普通椭圆偏振光,不同入射角下出射光椭圆度也不同。结合晶体内部形成的噪声光栅,建立了圆偏振光的散射模型,并计算分析了偏振态变化的原因和机理。这一发现提出了一种利用光折变晶体的光致散射特性产生椭圆偏振光的方法,在基于光折变材料的光存储、光子晶格等方面有应用价值。

摘要： 发光二极管(light emitting diode, LED)显示图像的非均匀度是衡量LED显示屏质量的重要指标。LED显示模块在拼接过程中会出现灰度畸变,造成显示图像的非均匀度过高。根据理论分析LED显示图像的灰度矩阵,得到了在一个模块内只有一个像素点时的校正矩阵。给出了基于FPGA的Look-Up Table技术的非均匀度校正的设计方法及系统构成。实现了在FPGA内部进行非均匀度校正的功能,并且在QuartusⅡ进行了仿真,理论和仿真结果表明:采用该校正方法可有效降低LED显示图像的非均匀度。

摘要： 在激光驱动惯性约束核聚变研究中,具有宽带、低相干特性的时间低相干光源将有望降低激光与等离子体相互作用的不稳定性,成为新一代激光驱动装置的有力竞争者。实现高功率低相干光放大输出是低相干光驱动器能否应用于惯性约束聚变领域的核心。光参量放大具有大带宽、高增益、无热效应等优势,可避免能级型放大介质的光谱窄化问题,是实现宽带低相干光放大的有效方案。系统阐述了宽带时间低相干光参量放大技术的原理和技术特性,并基于实验验证了采用非共线相位匹配的近红外波段宽带时间低相干光级联参量放大过程,最终实现7×10^(7)的放大增益和13.19%的转换效率。

摘要： 通过高温熔融法制备了一系列(90-x)TeO_(2)-10Bi_(2)O_(3)-x Ta_(2)O_(5)(x=0%,2%,4%,6%,8%)TBT玻璃样品。拉曼光谱和X射线光电子能谱测试结果显示,随着Ta_(2)O_(5)的加入,玻璃网络中的[TeO_(3)]与[TeO^(3+1)]向[TeO_(4)]转变,玻璃网络结构更加致密。这解释了差示扫描量热法测试中TBT玻璃的玻璃化转变温度T_(g)随Ta_(2)O_(5)的含量增加而增加的变化原因。当Ta_(2)O_(5)从0升高到8%,吸收光谱以及光学带隙方程计算表明,玻璃样品的光学带隙和乌尔巴赫能(Urbach)不断降低。使用Z扫描方法测试了各个TeO_(2)-Bi_(2)O_(3)-Ta_(2)O_(5)玻璃样品的三阶非线性光学特性,结果表明,TBT玻璃的三阶非线性与Ta_(2)O_(5)的加入量呈正相关。当Ta_(2)O_(5)的加入量为8%时,其三阶非线性极化率为3.30×10^(-20) m^(2)·V^(-2)(2.36×10^(-12) esu),这表明该组成的碲铋酸盐玻璃在非线性光学领域具备潜在的应用价值。

摘要： 不同阶数复宗量厄米-高斯光束具有不同的光强和相位分布,当阶数增大时,涡旋奇点个数增加,其个数与阶数相等,同时光束束宽和椭圆率也随之增大。利用分步傅里叶法数值模拟了复宗量厄米-高斯光束在强非局域介质中的传输,发现初始功率不等于临界功率时,可得到振荡传输的呼吸子;若光束的初始功率等于临界功率,可得到稳定的孤子。进一步研究表明,孤子光强的旋转方向取决于参量ξ中虚部前面的符号;不同阶数孤子的临界功率相同,轨道角动量却随着阶数的增加而增大;在添加噪声后,复宗量厄米-高斯型孤子依然能稳定传输。

摘要： 介电常数近零材料及相关物理现象近年来逐渐成为一个快速发展的研究领域。在介电常数近零材料中,光与物质相互作用显著增强,为设计新型光学功能器件提供了重要思路。从线性和非线性光学范畴综述了介电常数近零材料中光与物质相互作用的原理与应用进展。在线性光学部分,讨论了透明导电氧化物材料的光学性质、介电常数近零模式、载流子的电调控等方面的内容。在非线性光学部分,讨论了介电常数近零材料在非线性折射率调控、非线性频率转换以及时变ENZ材料中的非线性光学响应等方面的研究进展。最后,展望了介电常数近零材料领域的未来研究方向和应用领域。

摘要： 本文对新型非线性光学晶体Na_(3)La_(9)O_(3)(BO_(3))_(8)(NLBO)三倍频产生355 nm紫外纳秒激光的特性进行了研究。以重复频率10 kHz、脉冲宽度10 ns的高功率1064 nm调Q激光器作为基频光源,采用I类相位匹配的LBO和NLBO晶体分别作为倍频晶体和三倍频晶体,获得平均输出功率152.5 mW的355 nm紫外纳秒激光输出,为目前采用NLBO晶体获得355 nm紫外激光的最高输出功率。本文还研究了NLBO晶体在实现三倍频最佳输出时晶体偏转角度随温度的变化规律,从实验角度对NLBO晶体在不同温度下的三倍频最佳相位匹配角度进行了修正。

摘要： 近年来,硅基的非线性光学器件取得了重大进展,如硅基拉曼激光器、放大器、信号发生器、光开关和波长转换器等器件相继研制成功,极大地推动了硅基光电集成的发展及向实用化前进.然而,单晶硅具有中心反演对称结构,不存在直接的光电效应,只有较弱的克尔效应,且在光通信与光互连的近红外区域(1260～1625nm)具有较强的双光子吸收系数.一方面,双光子吸收产生的自由载流子散射和自由载流子吸收,不但会减弱克尔效应,还会产生较大的非线性光学损耗;另一方面,自由载流子的复合过程相对较慢,一般在毫秒(ms)量级.这就在一定程度上降低了器件的性能,例如调制速率、增益带宽、波长转换效率等,从而限制了体硅材料在半导体光学器件中的应用.而通过制备纳米硅量子点(nc-Si),可以提高硅基材料的非线性光学效应,并显著改善器件的性能.虽然nc-Si材料的非线性光学折射率系数得到了提高,但是其TPA系数也相应增大,而且载流子的复合速率仍然较慢.基于此,本文利用磷(P)掺杂来改变纳米硅/二氧化硅(nc-Si/SiO2)多层膜的非线性光学特性和超快复合过程.实验结果表明,通过对nc-Si进行P掺杂,可以有效地改变nc-Si界面态和深能级的密度,使nc-Si材料的非线性吸收系数降低4倍左右,而且非线性吸收系数随P掺杂浓度的增加逐渐减小.进一步,采用泵浦―探测技术对nc-Si/SiO2多层膜的超快光学过程进行了初步测量,通过控制P的掺杂浓度,有效地改变载流子的超快复合过程,使载流子较慢的复合寿命由120ps减小至15ps,调节范围达到100ps左右.同时,对掺杂调控nc-Si/SiO2多层膜非线性光学特性和超快复合过程的机理进行了分析.

摘要： 利用相位物体Z-扫描技术在纳秒激光脉冲作用下研究了一种新型聚合物的随时间和空间分布的温度变化.相位物体Z-扫描技术是一种具有高灵敏度的测量物质非线性光学特性的新型方法.根据开孔相位物体Z-扫描实验数据,可以得到非线性吸收系数.通过解由非线性光学吸收引起的热传导方程,可以得到随时间和空间分布的温度变化.这种温度变化导致了声波在样品中的传播,声波在样品中的传播改变了样品的密度分布,温度和密度的改变共同导致了样品的折射率变化.根据数值模拟,最优化非线性折射理论曲线与闭孔Z-扫描实验曲线取得很好的一致性,验证了在溶液中的温度变化的存在与我们温度理论的正确性,也说明相位物体Z-扫描技术是一种测量温度变化的好方法.

摘要： 本文利用旋涂法制取了掺杂型非线性光学聚喹啉材料的高分子材料薄膜，并用平板电场极化法对NLO聚喹啉材料的高分子材料薄膜进行了极化。然后，利用锁相放大器测量并给出了该高分子材料的线性电光系数(r33)衰减曲线，唯象地引入双指数衰减模型的常数项，并据此模型得到了新的拟合曲线。提出了永久线性电光系数r33(∞)系数和稳定性比ζ的参数描述及其物理依据。完成了1 300 nm和1 550 nm波长快速老化模型测量实验。分析了实验观察到的电光(EO)系数随时间衰减的现象及变化规律。利用此实验直接测量极化聚合物薄膜的电光系数，对于二阶聚合物的筛选和波导器件的制作具有指导意义。

摘要： 由于三阶非线性薛定谔方程的普遍适用性,水波动力学与非线性光学在特定问题中展现中类似的现象.此文利用A kers-M ilew ski(A M)模型方程研究非线性深水重力-毛细波的动力学行为.数值结果显示,当高频的重力毛细波列以近临界速度(23cm/s)移动时,初始的发展演化展现出与非线性光学类似的聚焦现象,这一结果与传统模型三阶非线性薛定谔方程的预测相符.更为重要的是,与非线性光学一样,对应于高斯型初值的点态聚焦与对应于超高斯型初值的环形聚焦均被AM方程的数值实验所证实.但重力-毛细波的长时间行为则不同于薛定谔方程(因为水波波形无法在有限时间内出现波坍塌),取而代之的是解碎裂成一群块状孤立波.

摘要： 为了将非线性光学这一概念引入物理实验教学，本文研制了教学用Z扫描实验，自主设计开发了带微控制器的光强测量模块，实现了计算机远程控制实验测量，观察和测量材料热效应为主因的非线性光学现象，该实验操作简单易行，既可定性观察现象也可以定量测量非线性折射率.

摘要： 随着特种光纤制造工艺与高亮度激光二极管抽运技术的发展,超连续谱输出平均功率得到快速提升,目前已超过百瓦.在简要介绍国内外高功率超连续谱光源研究概况的基础上,分析了高功率超连续谱光源的关键技术,介绍了国防科学技术大学近几年在高功率超连续谱光源方面所做的相关工作:利用脉冲光纤激光器抽运国产光子聚体光纤取得平均功率为101W的超连续谱输出;采用大模面积双包层光纤放大器直接输出超连续谱方案,得到177W近红外超连续谱输出:利用2μm脉冲光抽运ZBLAN光纤,获得10W中红外超连续谱输出.

摘要： 随着特种光纤制造工艺与高亮度激光二极管抽运技术的发展,超连续谱输出平均功率得到快速提升,目前已超过百瓦.在简要介绍国内外高功率超连续谱光源研究概况的基础上,分析了高功率超连续谱光源的关键技术,介绍了国防科学技术大学近几年在高功率超连续谱光源方面所做的相关工作:利用脉冲光纤激光器抽运国产光子聚体光纤取得平均功率为101W的超连续谱输出;采用大模面积双包层光纤放大器直接输出超连续谱方案,得到177W近红外超连续谱输出:利用2μm脉冲光抽运ZBLAN光纤,获得10W中红外超连续谱输出.

摘要： 随着特种光纤制造工艺与高亮度激光二极管抽运技术的发展,超连续谱输出平均功率得到快速提升,目前已超过百瓦.在简要介绍国内外高功率超连续谱光源研究概况的基础上,分析了高功率超连续谱光源的关键技术,介绍了国防科学技术大学近几年在高功率超连续谱光源方面所做的相关工作:利用脉冲光纤激光器抽运国产光子聚体光纤取得平均功率为101W的超连续谱输出;采用大模面积双包层光纤放大器直接输出超连续谱方案,得到177W近红外超连续谱输出:利用2μm脉冲光抽运ZBLAN光纤,获得10W中红外超连续谱输出.

摘要： 随着特种光纤制造工艺与高亮度激光二极管抽运技术的发展,超连续谱输出平均功率得到快速提升,目前已超过百瓦.在简要介绍国内外高功率超连续谱光源研究概况的基础上,分析了高功率超连续谱光源的关键技术,介绍了国防科学技术大学近几年在高功率超连续谱光源方面所做的相关工作:利用脉冲光纤激光器抽运国产光子聚体光纤取得平均功率为101W的超连续谱输出;采用大模面积双包层光纤放大器直接输出超连续谱方案,得到177W近红外超连续谱输出:利用2μm脉冲光抽运ZBLAN光纤,获得10W中红外超连续谱输出.

摘要： 结合单色光满足的二维标量波动方程分析了光折变晶体中表面波满足的非线性波方程，并对 其解得情况进行了讨论。分析表明决定该方程解得主要因素是传播常数与光波数之差△K,当△K相对 较小时系统处于过阻尼状态，能得到弛豫型表面波，当△K比较大时系统处于欠阻尼状态，能得到振 荡型表面波。文章最后对欠阻尼状态下光折变晶体和线性电介质界面的表面波振幅进行了模拟。

摘要： 本发明公开了一种非线性光学晶体及其制备方法、非线性光学器件，属于非线性光学晶体领域，其化学式为(R/S‑C8H10Cl2N)4AgBiI8·H2O，属于正交晶系，空间群为P21212，晶胞参数：a＝30.4964Å(R)/30.4636Å(S),b＝9.6054Å(R)/9.5940Å(S),c＝9.4961Å(R)/9.4791Å(S),α＝β＝γ＝90°。该有机‑无机杂化金属卤化物非线性光学晶体采用溶液蒸发法生长，不含铅，透过范围：0.65‑3.2μm，在近红外和红外区域表现出优异的倍频性能，其粉末倍频性能为0.03×AgGaS2，该晶体可应用于非线性光学领域，丰富非线性光学材料研究内容。

摘要： 本发明公开了一种非线性光学晶体，所述非线性光学晶体的化学式为Kx(NH4)2‑xPO3F，x选自大于0且小于2的任意整数或小数。本发明还公开了一种非线性光学开关，所述非线性光学开关的化学式为Kx(NH4)2‑xPO3F，x选自大于等于0且小于等于0.3的任意整数或小数。本发明还公开了一种非线性光学晶体或非线性光学开关的制备方法，包括以下步骤：将(NH4)2PO3F、KOH及溶剂进行混合并搅拌得到混合溶液；蒸发去除所述混合溶液中的所述溶剂。本发明还公开了一种包含所述的非线性光学开关的固态激光装置、传感器、电光调制器或存储器。

摘要： 本发明提供具有良好的非线性光学性能、耐光性、耐升华性、耐热性、并且在电场极化时的稳定性也优异的非线性光学材料和使用其的非线性光学元件。一种有机非线性光学材料，其含有下述通式(I)所表示的化合物与高分子粘结剂。通式(I)中，R

摘要： 本发明提供与以往的发色团相比，具有非常优异的非线性光学活性的发色团以及含有该发色团的非线性光学元件。在含有供体结构部D、π共轭桥连结构部B和受体结构部A的发色团中，该供体结构部D含有被取代氧基取代的芳基的发色团，以及含有该发色团的非线性光学元件。

摘要： 本发明提供与以往的发色团相比，具有非常优异的非线性光学活性的发色团以及含有该发色团的非线性光学元件。在含有供体结构部D、π共轭桥连结构部B和受体结构部A的发色团中，该供体结构部D含有被取代氧基取代的芳基的发色团，以及含有该发色团的非线性光学元件。

摘要： 描述了包含稳定自由基结构的非线性光学生色团、其混合物、它们的生产方法、含有这种生色团的非线性光学材料、和这类材料在电光设备、太阳能转换设备、光伏设备和全光学非线性设备中的用途。

摘要： 本发明涉及一种非线性光学材料，其中具有非线性光学响应层，所述非线性光学响应层是通过向光学层照射光的同时进行外部电场或外部磁场施加而形成的。所述光学层由含有具有至少一种聚合性基和至少一种非线性光学响应基的液晶性/非线性光学响应性化合物、以及具有至少一种光敏性异构化基的化合物的光学部件用组合物构成，或者，所述光学层中含有具有至少一种非线性光学响应基和至少一种光敏性异构化基的高分子。根据本发明可以提供没有取向松弛或取向松弛受到了抑制的非线性光学材料。

摘要： 本发明公开了一种非线性光学晶体及其制备方法、非线性光学器件，属于非线性光学晶体领域，其化学式为(R/S‑C8H10Cl2N)4AgBiI8·H2O，属于正交晶系，空间群为P21212，晶胞参数：a＝30.4964Å(R)/30.4636Å(S),b＝9.6054Å(R)/9.5940Å(S),c＝9.4961Å(R)/9.4791Å(S),α＝β＝γ＝90°。该有机‑无机杂化金属卤化物非线性光学晶体采用溶液蒸发法生长，不含铅，透过范围：0.65‑3.2μm，在近红外和红外区域表现出优异的倍频性能，其粉末倍频性能为0.03×AgGaS2，该晶体可应用于非线性光学领域，丰富非线性光学材料研究内容。

摘要： 本发明公开了一种非线性光学晶体，所述非线性光学晶体的化学式为Kx(NH4)2‑xPO3F，x选自大于0且小于2的任意整数或小数。本发明还公开了一种非线性光学开关，所述非线性光学开关的化学式为Kx(NH4)2‑xPO3F，x选自大于等于0且小于等于0.3的任意整数或小数。本发明还公开了一种非线性光学晶体或非线性光学开关的制备方法，包括以下步骤：将(NH4)2PO3F、KOH及溶剂进行混合并搅拌得到混合溶液；蒸发去除所述混合溶液中的所述溶剂。本发明还公开了一种包含所述的非线性光学开关的固态激光装置、传感器、电光调制器或存储器。

摘要： 本发明提供与以往的发色团相比，具有非常优异的非线性光学活性的发色团以及含有该发色团的非线性光学元件。在含有供体结构部D、π共轭桥连结构部B和受体结构部A的发色团中，该供体结构部D含有被取代氧基取代的芳基的发色团，以及含有该发色团的非线性光学元件。