DMIT类材料三阶非线性光学性能和响应时间的研究

【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