局域場增強的納米金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)三階非線性光學(xué)性質(zhì)及全光調(diào)制特性.pdf

1、探索性能優(yōu)良的三階非線性光學(xué)材料、新型結(jié)構(gòu)以及三階非線性光學(xué)性質(zhì)的研究一直是非?；钴S的前沿課題。光與納米金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)相互作用產(chǎn)生的新現(xiàn)象和實現(xiàn)的新功能，在微納傳感探測、納米光子器件及其集成等納米光子學(xué)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。本論文的研究工作是以發(fā)展非線性表面等離子體光子器件為目標(biāo)，基于近場光學(xué)和非線性光學(xué)，采用有效介質(zhì)理論、退耦近似等理論研究了納米金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)中新穎的光學(xué)現(xiàn)象，利用納米金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)增強了光學(xué)非線性效應(yīng)，進(jìn)行了ATR結(jié)構(gòu)的

2、全光調(diào)制研究。 本論文的研究工作和成果如下： 1.利用離散偶極子近似方法研究了不同形狀納米金屬顆粒的光學(xué)性質(zhì)；分析了不同尺寸、不同長徑比、不同周圍介質(zhì)環(huán)境等因素對球形銀顆粒和金納米棒消失譜(散射譜+吸收譜)的影響，給出了近場區(qū)域的場分布圖；從單個顆粒拓展到多個顆粒體系，利用耦合偶極子方法初步分析了多個金屬顆粒之間的相互作用，為實驗工作提供了良好的理論依據(jù)。 2.利用退耦近似方法，研究不同體積分?jǐn)?shù)尤其是體積分?jǐn)?shù)高的

3、納米金屬球形顆粒復(fù)合介質(zhì)膜中的線性光學(xué)性質(zhì)和有效非線性光學(xué)性質(zhì)；結(jié)合譜表示法和Maxwell-Garnett理論分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對納米金屬顆粒復(fù)合介質(zhì)光學(xué)雙穩(wěn)特性的影響；結(jié)合模場理論和數(shù)值方法分析了在激發(fā)表面等離子體的情況下納米金屬-非線性介質(zhì)多層膜結(jié)構(gòu)的光學(xué)非線性增強特性，為實現(xiàn)光學(xué)雙穩(wěn)、光開關(guān)等全光器件奠定了良好的理論基礎(chǔ)。 3.通過引入可逆加成-裂解鏈轉(zhuǎn)移法與納米粒子原位還原的方法，制備了具有高濃度、分散均勻的納米銀顆粒

4、復(fù)合聚合物材料；利用Z掃描方法研究了不同銀顆粒濃度、不同復(fù)合體系等因素對納米銀溶膠、摻雜納米銀顆粒的AZO/PMMA薄膜和摻雜納米銀顆粒的R6G/PMMA薄膜的三階非線性光學(xué)性質(zhì)的影響：實驗結(jié)果表明納米銀顆粒的加入可以有效調(diào)節(jié)納米金屬復(fù)合材料的線性和非線性光學(xué)性質(zhì)，在新型光子器件設(shè)計應(yīng)用方面具有廣闊的前景。 4.研究了基于衰減全內(nèi)反射(ATR)結(jié)構(gòu)的偶氮聚合物全光調(diào)制實驗，與傳統(tǒng)偶氮聚合物光致雙折射效應(yīng)的全光調(diào)制實驗相比，具有調(diào)

5、制時間快、調(diào)制幅度大和調(diào)制對比度高等優(yōu)點；提出了一種基于表面等離子體局域增強的高靈敏的全光調(diào)制方案，對發(fā)展設(shè)計基于表面等離子體的新型全光調(diào)制元件具有很好的指導(dǎo)意義。 本論文的創(chuàng)新點主要包括： 1.利用離散偶極子近似方法和耦合偶極子方法研究了單個納米金屬顆粒和多個納米金屬顆粒體系的光學(xué)性質(zhì)，分析了形狀、尺寸、長徑比和周圍介質(zhì)環(huán)境等因素對顆粒消失譜和近場分布的影響。 2.從無序結(jié)構(gòu)拓展到有序多層膜結(jié)構(gòu)的光學(xué)非線性增強

6、特性研究，分析了不同體積分?jǐn)?shù)尤其是體積分?jǐn)?shù)高的無序納米金屬顆粒復(fù)合介質(zhì)的三階非線性光學(xué)響應(yīng)；研究了在激發(fā)表面等離子體的情況下有序納米金屬．非線性介質(zhì)復(fù)合多層膜結(jié)構(gòu)的光學(xué)非線性增強特性，對于有序多層膜結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。 3.采用一種新的制備方法，合成高濃度、均勻分散的納米銀顆粒復(fù)合聚合物材料，研究了不同銀顆粒濃度、不同復(fù)合體系等因素對納米銀復(fù)合聚合物材料三階非線性光學(xué)性質(zhì)的影響；實驗結(jié)果表明納米銀顆?？梢杂行У恼{(diào)節(jié)