四苯基溴化膦體塊單晶、光纖單晶生長及受激拉曼散射性能研究.pdf

1、激光自發(fā)明以來，極大地促進(jìn)了科技的發(fā)展和社會(huì)文明的進(jìn)步，被譽(yù)為20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一。在基礎(chǔ)科學(xué)方面，激光出現(xiàn)以后，通過研究激光與物質(zhì)相互作用時(shí)表現(xiàn)出的許多新的物理現(xiàn)象，人們對基礎(chǔ)物理的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步深化，對許多物理現(xiàn)象的本質(zhì)都有了更深刻的理解;在技術(shù)應(yīng)用方面，許多以激光技術(shù)為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)得到發(fā)展，如激光醫(yī)療、光纖通訊、激光精密加工、激光顯示、激光探測、激光傳感等技術(shù)極大地改善了人類的生活。
　　產(chǎn)生激光的方式有直接泵浦激光物質(zhì)發(fā)

2、光和光學(xué)非線性頻率變換等方式，由于可以直接產(chǎn)生激光的激光工作物質(zhì)種類有限，因此光學(xué)非線性頻率變換是一種獲得新波長激光的重要手段。光學(xué)非線性頻率變換屬于強(qiáng)光光學(xué)的范疇，是與激光技術(shù)一同發(fā)展起來的一門學(xué)科，當(dāng)強(qiáng)激光與物質(zhì)相互作用時(shí)，由于物質(zhì)的內(nèi)部電場被光電場所極化，極化的電場又反作用于光電場，使光的頻率發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)頻率變換的效果。晶體材料由于其非線性轉(zhuǎn)換效率高、光學(xué)透過性好、機(jī)械性能穩(wěn)定、可以實(shí)現(xiàn)器件全固態(tài)化等優(yōu)點(diǎn)，一直是光學(xué)非線性材

3、料的重點(diǎn)研究對象。
　　受激拉曼散射效應(yīng)是一種重要的三階非線性光學(xué)效應(yīng)，具有受激拉曼散射效應(yīng)的拉曼激光材料目前已被廣泛用于拉曼激光器件的研究。拉曼晶體是重要的拉曼激光材料，傳統(tǒng)的拉曼晶體材料以體塊的無機(jī)晶體材料為主，其晶體生長和加工工藝較為成熟，熱學(xué)和機(jī)械性能優(yōu)良，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)器件化和標(biāo)準(zhǔn)化。傳統(tǒng)無機(jī)拉曼晶體材料的拉曼頻移多在1000cm-1以下，且需要較高能量的激光泵浦。近年來，隨著相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展，激光材料和激光器件的小型化

4、、低維化和低能化成為新的需求。就拉曼激光材料來講，有機(jī)晶體材料可以提供較大的拉曼頻移(3000cm-1以上)，種類豐富、來源廣泛、成本低廉等優(yōu)勢，近年來逐漸引起研究者的關(guān)注。為發(fā)展有機(jī)拉曼激光晶體新材料，本論文研究了四苯基溴化膦體塊晶體和光纖單晶的生長、晶體結(jié)構(gòu)、表征、光波導(dǎo)以及受激拉曼散射性質(zhì)的研究，并對光纖晶體的生長動(dòng)力學(xué)進(jìn)行討論。
　　本論文的研究內(nèi)容主要可以分為兩大部分:
　　第一部分包括第二章、第三章，主要利用傳統(tǒng)

5、的溶液降溫法生長了厘米級的四苯基溴化膦體塊單晶，總結(jié)了有機(jī)晶體材料的生長方法和遇到的問題，并對所生長的四苯基溴化膦晶體的單晶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確認(rèn)，對晶體的基本物理性能進(jìn)行了表征，對晶體進(jìn)行了定向和加工，并嘗試進(jìn)行了受激拉曼散射激光測試。
　　第二部分包括第四章、第五章、第六章，主要利用水溶液自組裝的方法，通過合理選擇襯底和調(diào)控生長條件，成功制備了長度達(dá)數(shù)毫米級，直徑低至數(shù)微米級的具有較大長徑比的高質(zhì)量四苯基溴化膦單晶光纖，并通過課題自搭

6、建的光學(xué)測試系統(tǒng)對制各的四苯基溴化膦單晶光纖的光波導(dǎo)性質(zhì)和受激拉曼散射性質(zhì)進(jìn)行了研究，以532nm低功率連續(xù)激光為泵浦源，成功獲得了多色的受激拉曼散射激光輸出，并研究了拉曼散射光強(qiáng)度與泵浦光功率的定量關(guān)系。最后，結(jié)合對四苯基溴化膦單晶光纖生長過程中的實(shí)時(shí)觀察，基于晶體結(jié)構(gòu)和PBC理論，對四苯基溴化膦單晶光纖的一維生長機(jī)制提出了定性的解釋。
　　本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.首次通過水溶液緩慢降溫法，采用頂部籽晶方法生長了

7、四苯基溴化膦厘米級體塊單晶，晶體外形規(guī)則，透光性好，質(zhì)量較高。
　　2.針對四苯基溴化膦原有晶體結(jié)構(gòu)信息年代久遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)不完整的問題，本論文完善了四苯基溴化膦單晶結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，首次測量了四苯基溴化膦單晶的硬度、熱學(xué)性能、透過光譜等基本物理性質(zhì)。
　　3.通過溶液自組裝的方法，成功制備了微米級、大長徑比的四苯基溴化膦單晶光纖。
　　4.對四苯基溴化膦單晶光纖的光波導(dǎo)性能和受激拉曼散射性能進(jìn)行了測試，成功獲得三個(gè)波長的受激拉曼散