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若干新型材料的飞秒相干光谱及非线性光学性质

李玉琼  
【摘要】:飞秒相干光谱和相干控制是近年来国际上的一个研究大热点,尽管相干控制的很多工作集中在化学领域,但人们期待着相干控制在光电子领域得到重要应用。稀土固体是应用最广泛的光电材料之一,然而有关飞秒相干光谱研究的报道很少。另一方面,相干控制的应用已经从气相、液相、半导体材料扩展到晶体,然而,至今还未曾看到在无序固体中的相干控制报道。另外,随着光电材料的发展,人们越来越需要研制出新型材料并进一步研究其非线性光学性质。 本学位论文工作中研究了新型材料ZnO-Nb_2O_5-TeO_2:Er_2O_3 (掺铒锌铌碲酸盐玻璃)的飞秒相干光谱,这对于了解稀土玻璃材料的超快光学性质、发展高速光子器件具有重要的理论和应用方面的参考价值;研究了新型材料ZnO-Nb_2O_5-TeO_2:Er_2O_3的反饱和吸收和光限幅效应;研究了新型材料N-乙烯基咔唑三羰基铬配合物的双光子吸收和光限幅效应;最后我们运用经过改进的干涉探测装置研究了飞秒相干声子信号。主要内容如下: 1) 研究了室温下新型发光材料ZnO-Nb_2O_5-TeO_2:Er_2O_3上转换的飞秒相干光谱,在800 nm脉冲激光泵浦下观察到了样品的自由感应衰减过程,测得玻璃中波包退相特征时间为300 fs;同时还通过改变脉冲对的相对延时,成功地操纵了波长为670 nm的上转换荧光的量子效率,为高速相干控制光电开关提出了一个新的可能的途径。 2) 在同样条件下研究了ZnO-Nb_2O_5-TeO_2:Er_2O_3的另一飞秒相干光谱:光子回波。在样品的瞬态四波混频实验中观测到了光子回波信号,测得由玻璃声子作用引起的波包退相特征时间为300 fs。该数据与由样品的自由感应衰减过程得到的波包退相特征时间一致,上述两个数据的一致性表明波包的快速退相是玻璃基底的声子作用引起的,从而为探索在无序固体中的相干时间控制提供了线索。 3) 研究了新型材料ZnO-Nb_2O_5-TeO_2:Er_2O_3的上转换荧光,观察到在980nm激光二极管的抽运下,样品辐射出很强的绿色上转换荧光,通过研究发光强度与积累时间和激光抽运功率的关系,发现该绿色上转换发光过程中存在着雪崩机制。与早先报导的690和579 nm抽运波长相比,980 nm是更加有效的抽运波长。 4) 利用波长为532 nn的皮秒脉冲激光,研究了掺Er~(3+)玻璃的光限幅特性和反


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