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《武汉理工大学》 2007年
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铅硼玻璃及P-N结无定形硅薄膜的SHG研究

王明亮  
【摘要】: 由于非线性光学材料在光信息技术、激光变频技术、激光器技术、激光传输技术、激光防护技术、物质结构分析等方面的潜在应用前景,引起了国内外学者的广泛关注。玻璃作为非线性光学材料,具有大部分波段透明、较好的化学稳定性和热稳定性、较高的光损伤阈值、较高的非线性光学系数、较快的光响应时间、易于成纤成膜、易于机械加工、价格低廉等优点。但对玻璃中二次谐波产生的机理目前还停留在推测层次上,如何提高二阶非线性光学系数使其具有实用价值仍然是一个重要的课题。 为此,本论文采用传统的熔融淬冷方法,控制熔制工艺,制备了均匀的铅硼玻璃,采用XRD技术、Raman光谱、UV-Vis光谱,TSDC技术,双面HF酸腐蚀技术,研究了热/电场极化前后铅硼玻璃的结构、性能变化,分析了SHG机理;二次谐波强度与玻璃组分、极化参数的关系。 从冷却过程及玻璃本身的性质与二次谐波强度的关系,研究了热诱导铅硼玻璃二次谐波产生机理,初步推断应力梯度是热诱导铅硼玻璃二次谐波产生的原因。 从耗散层理论模型入手,用PECVD方法沉积了P-N结无定形硅薄膜,研究了二次谐波产生机理。从P型或N型无定形硅薄膜中未观测到二阶非线性光学效应,而P-N结无定形硅薄膜中具有大的二阶非线性光学效应,结合沉积参数和沉积条件,推出P-N结无定形硅薄膜中空间电荷区的内建电场是二阶非线性光学效应的原因,并从理论上解释了这一现象,以石英晶体为参考样,以块体公式及薄膜公式计算了二阶非线性光学系数,与当前的研究现状作了对比。 总之,热诱导方法作为一种二次谐波产生的方法,丰富了非线性光学理论,但产生的二次谐波强度比热/电场极化后的低。在P-N结无定形硅薄膜中不仅获得了大的二阶非线性光学系数,而且用薄膜材料研究非线性光学效应向光学器件发展迈出了坚实的一步,必将有巨大的实用价值。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN304

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