納米材料非線性光學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究
發(fā)布時(shí)間：2022-02-13 18:12
非線性光學(xué)材料廣泛應(yīng)用于光電調(diào)制器、光學(xué)開關(guān)和光通信等領(lǐng)域。光電子技術(shù)的迅速發(fā)展要求設(shè)備越來(lái)越集成化和微型化,傳統(tǒng)的三維無(wú)機(jī)、有機(jī)和高分子非線性光學(xué)材料因?yàn)槌叽邕^(guò)大而無(wú)法滿足加工需求。因此尋找性能優(yōu)異的納米非線性光學(xué)材料變得迫在眉睫。然而,目前對(duì)低維納米材料非線性光學(xué)性質(zhì)的探索剛處于起步階段.就體系而言,研究主要集中于二維MoS2和碳納米管,卻忽略了其它二維材料和半導(dǎo)體納米管.就方法而言,絕大數(shù)工作都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法表征低維材料的非線性光學(xué)性質(zhì),無(wú)法從微觀角度理解電子結(jié)構(gòu)和非線性光學(xué)性質(zhì)的關(guān)系.就波普范圍而言,現(xiàn)階段主要探測(cè)光學(xué)頻段的非線性光學(xué)性質(zhì),而忽略零頻附近的非線性光學(xué)性質(zhì).在本論文中,我們利用第一性原理方法,對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了探討.本論文主要內(nèi)容和創(chuàng)新之處如下:（1）我們考察了三維GeC晶體、二維g-GeC單層以及g-GeC單壁納米管的電子結(jié)構(gòu)和二階非線性光學(xué)性質(zhì)。單層g-GeC和g-GeC鋸齒型納米管是直接帶隙半導(dǎo)體,絕大部分鋸齒型g-GeC納米管的能隙位于可見光范圍內(nèi)。管徑較小的鋸齒型GeC納米管的非線性光學(xué)極化率比GaAs晶體更大,其它g-GeC納米管和...
【文章來(lái)源】：吉林大學(xué)吉林省211工程院校985工程院校教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：118 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
(a)石墨烯的俯視和側(cè)視圖,(b)單層MoS2的俯視和側(cè)視圖，(b)單層GaX
寶石激光脈沖器產(chǎn)生的激光( Ё )入射石英晶體，不僅探測(cè)到了原有波長(zhǎng)( Ё )的投射光, 還在紫外區(qū)探測(cè)到了波長(zhǎng)為 347.2 nm 的投射光[45]。巧合的是，新產(chǎn)生投射光的波長(zhǎng)恰好是入射光波長(zhǎng)的 1/2。這就是著名的倍頻實(shí)驗(yàn)，它標(biāo)志著非線性光學(xué)的誕生。1962 年，Bloembergen 等人對(duì)光學(xué)混頻做了開創(chuàng)性的理論工作。隨后研究人員發(fā)現(xiàn)大量的二階和三階非線性光學(xué)效應(yīng)。概括起來(lái)，二階非線性光學(xué)現(xiàn)象有: 和頻(SFG)、差頻(DFG)、倍頻(SHG)、線性電光效應(yīng)、光整流效應(yīng)、三波混頻。三階非線性光學(xué)現(xiàn)象有: 三次諧波(THG)、克爾效應(yīng)、雙光子吸收(TPA)、受激拉曼散射、受激布里淵散射. 這些非線性光學(xué)現(xiàn)象在快速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、光限幅、非線性激光光譜、開拓新波段、光電調(diào)制器和光學(xué)開關(guān)的等裝置中獲得廣泛應(yīng)用。非線性光學(xué)極大的推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)非線性光學(xué)本身也不斷豐富、發(fā)展和完善。非線性光學(xué)逐漸從基礎(chǔ)研究階段進(jìn)入基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究同時(shí)發(fā)展的階段。
第 1 章 前言相位匹配角大、激光損傷閾值高、光學(xué)均勻性好和大的非線性光學(xué)系數(shù)[62] ( ) V 。BBO 晶體在紫外區(qū)輸出的截止邊為 189nm[63], 因而很難輸出波長(zhǎng)小于 200nm 的諧波光。在 BBO 的基礎(chǔ)上，陳創(chuàng)天和吳以成在陰離子集團(tuán)理論的指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)了 LBO、CsB3O5(CBO)和 CsLiB6O10(CLBO)[64]。它們的帶隙分別為 7.78eV、7.26eV 和 6.87eV, 因而它們具有比 BBO 更短的截止邊。LBO 晶體具有較大的非線光學(xué)系數(shù), 但較小的折射率(0.045)限制了其可相位匹配范圍[64]。CBO 和 LBO 存在雙折射偏低的缺點(diǎn)。層狀 KBe2BO3F2(KBBF)晶體的能隙為 8.0eV, 其紫外吸收邊為 155nm，并能在短波區(qū)域區(qū)域很好的實(shí)現(xiàn)相位匹配[65, 66]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]深紫外非線性光學(xué)晶體及其應(yīng)用[J]. 陳創(chuàng)天,劉麗娟. 硅酸鹽學(xué)報(bào). 2007(S1)
本文編號(hào)：3623675
【文章來(lái)源】：吉林大學(xué)吉林省211工程院校985工程院校教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：118 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
(a)石墨烯的俯視和側(cè)視圖,(b)單層MoS2的俯視和側(cè)視圖，(b)單層GaX
寶石激光脈沖器產(chǎn)生的激光( Ё )入射石英晶體，不僅探測(cè)到了原有波長(zhǎng)( Ё )的投射光, 還在紫外區(qū)探測(cè)到了波長(zhǎng)為 347.2 nm 的投射光[45]。巧合的是，新產(chǎn)生投射光的波長(zhǎng)恰好是入射光波長(zhǎng)的 1/2。這就是著名的倍頻實(shí)驗(yàn)，它標(biāo)志著非線性光學(xué)的誕生。1962 年，Bloembergen 等人對(duì)光學(xué)混頻做了開創(chuàng)性的理論工作。隨后研究人員發(fā)現(xiàn)大量的二階和三階非線性光學(xué)效應(yīng)。概括起來(lái)，二階非線性光學(xué)現(xiàn)象有: 和頻(SFG)、差頻(DFG)、倍頻(SHG)、線性電光效應(yīng)、光整流效應(yīng)、三波混頻。三階非線性光學(xué)現(xiàn)象有: 三次諧波(THG)、克爾效應(yīng)、雙光子吸收(TPA)、受激拉曼散射、受激布里淵散射. 這些非線性光學(xué)現(xiàn)象在快速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、光限幅、非線性激光光譜、開拓新波段、光電調(diào)制器和光學(xué)開關(guān)的等裝置中獲得廣泛應(yīng)用。非線性光學(xué)極大的推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)非線性光學(xué)本身也不斷豐富、發(fā)展和完善。非線性光學(xué)逐漸從基礎(chǔ)研究階段進(jìn)入基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究同時(shí)發(fā)展的階段。
第 1 章 前言相位匹配角大、激光損傷閾值高、光學(xué)均勻性好和大的非線性光學(xué)系數(shù)[62] ( ) V 。BBO 晶體在紫外區(qū)輸出的截止邊為 189nm[63], 因而很難輸出波長(zhǎng)小于 200nm 的諧波光。在 BBO 的基礎(chǔ)上，陳創(chuàng)天和吳以成在陰離子集團(tuán)理論的指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)了 LBO、CsB3O5(CBO)和 CsLiB6O10(CLBO)[64]。它們的帶隙分別為 7.78eV、7.26eV 和 6.87eV, 因而它們具有比 BBO 更短的截止邊。LBO 晶體具有較大的非線光學(xué)系數(shù), 但較小的折射率(0.045)限制了其可相位匹配范圍[64]。CBO 和 LBO 存在雙折射偏低的缺點(diǎn)。層狀 KBe2BO3F2(KBBF)晶體的能隙為 8.0eV, 其紫外吸收邊為 155nm，并能在短波區(qū)域區(qū)域很好的實(shí)現(xiàn)相位匹配[65, 66]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]深紫外非線性光學(xué)晶體及其應(yīng)用[J]. 陳創(chuàng)天,劉麗娟. 硅酸鹽學(xué)報(bào). 2007(S1)
本文編號(hào)：3623675
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