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DMIT类材料三阶非线性光学性能和响应时间的研究

杨洪亮  
【摘要】:我们正处在一个信息社会。人们的社会和经济生活都极大依赖于信息的交流和利用。信息传输量大、传输速率高、响应速度快、抗干扰能力强、信噪比好是信息传输和数据存储等信息领域的发展趋势。光纤通信的出现大大缓解了长期以来一直困扰人们的传输速度低、信噪比差和易干扰等问题。但是在目前的光纤通信系统中,往往存在很多的光电和电光转换器件,而这些电子装置由于存在切换时间慢、时钟偏移、严重串话等缺点,而产生了光纤通信系统中的“信息瓶颈”现象。全关开关是解决这个问题的一个有效手段。全光开关的工作原理利用了材料的三阶非线性光学特性,用一束光引起材料的折射率发生变化,信号光在其中通过时就会带来相位的变化,从而实现光开关的开关动作。由于全光开关可以突破限制电、声、热、机械等光开关单道传输速率的极限,促使人们以极大的热情注目全光开关器件的研究。三阶非线性光学材料还有其它方面的应用,比如制作光限幅器件等。随着飞秒、皮秒等超快激光的出现,光束的光功率密度很容易可达到几百GW/cm~2,在这个强度下,人的眼睛很容易受到伤害,测试用的探测器也很容易被打坏。材料的双光子吸收、反饱和吸收等三阶非线性光学性能都可以用来制作光限幅器件。响应快、防护波段宽、限幅阈值低、透射率高的光限幅器件,能有效防护激光对人眼、传感器以及设备的损害。材料的三阶非线性光学性能还可被应用于调Q、被动锁模等超快激光产生技术方面,飞秒激光脉冲的克尔透镜锁模(Kerr Lens mode locking)技术就是利用了材料的非线性光学特性,因材料的折射率随光强而变化,使得激光器运转中的尖峰脉冲得到的增益高出连续的背景激光增益,从而实现超短激光脉冲的输出。 全光开关、光限幅等器件潜在的多方面实际应用价值,迫使科学家们不断探索、寻求具有高三阶非线性光学性能的新材料。制作全关开关,要求非线性光学材料的三阶非线性折射要大,线性吸收和非线性吸收系数要小,响应速度要快。三阶非线性折射率大,则需要的控制光的光功率密度就不用很高,可降低费用。线性吸收和非线性吸收系数小,可降低信息传输损耗,还可以减小热


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