銀表面等離子諧振引起的三階光學非線性特性的研究【開題報告+文獻綜述+畢業(yè)設(shè)計】

1、1畢業(yè)設(shè)計開題報告畢業(yè)設(shè)計開題報告通信工程通信工程銀表面等離子諧振引起的三階光學非線性特性的研究銀表面等離子諧振引起的三階光學非線性特性的研究一、選題的背景與意義從技術(shù)領(lǐng)域到研究領(lǐng)域，非線性光學的應(yīng)用都是十分廣泛的。例如：利用各種非線性晶體做成電光開關(guān)和實現(xiàn)激光的調(diào)制；利用光學參量振蕩實現(xiàn)激光頻率的調(diào)諧；利用各種非線性光學效應(yīng)，特別是共振非線性光學效應(yīng)及各種瞬態(tài)相干光學效應(yīng)，研究物質(zhì)的高激發(fā)態(tài)及高分辨率光譜等。研究非線性光學對激光技術(shù)、

2、光譜學的發(fā)展以及非線性全光處理技術(shù)在光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用等都有重要意義。非線性光學材料在光通訊、信息處理、射頻分配等方面發(fā)揮著不可替代的作用。非線性光學研究是各類系統(tǒng)中非線性現(xiàn)象共同規(guī)律的一門交叉科學。目前在非線性光學的研究熱點包括：研究及尋找新的非線性光學材料。三階非線性光學材料由半導體、量子限域的半導體、金屬顆粒、有機物和無機玻璃構(gòu)成[12]。三階非線性光學材料在高頻高速光學加工技術(shù)中扮演著重要的角色。納米顆粒一介電復合材料顯示出優(yōu)良

3、的三階非線性光學性能，是應(yīng)用于未來全光器件的理想材料。其中，納米顆粒的尺寸、濃度、組成和結(jié)構(gòu)，基體的選擇，測試方法中選用的激光波長和脈沖寬度等多種因素都對此類復合材料的三階非線性光學性能有很大的影響，了解這些影響因素對材料的制備和應(yīng)用具有重要的指導意義。在此基礎(chǔ)上，研究指出貴金屬納米顆粒一復合材料具有更加優(yōu)異的三階非線性光學性能，是目前的研究熱點。金屬納米顆粒[3]具有較小的尺寸和大的表面體積比，由于量子限制效應(yīng)和表面效應(yīng)，表現(xiàn)出特殊的

4、電子和光學性質(zhì)迄今為止，研究者們已對金屬顆粒[4]摻雜濃度較低的復合材料的性質(zhì)做了大量研究，而摻雜濃度較高的材料受到的關(guān)注較少。玻璃是非常理想的光子學材料，由于玻璃具有在大部分波段透明、較好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、較高的三階非線性光學極化率、較快的光響應(yīng)時間、易于成纖成膜、易于機械光學加工等優(yōu)點，使其成為全光開關(guān)[5]的最佳候選材料之一，受到了研究者的普遍關(guān)注。傳統(tǒng)玻璃材料具有非常低的三階非線性極化率，引入小的金屬顆粒后可以大大增強三階

5、光學非線性[6]，金屬顆粒的表面等離子體共振可以導致非線性的增強。非線性光學玻璃由3基板上沉積成摻雜金屬或半導體納米顆粒的玻璃薄膜。⑦光輻射法該方法是先熔制出摻雜了功能金屬離子的玻璃，通過光的作用使金屬離子還原，提供電子的源可為共摻的離子或玻璃基體中的活性側(cè)位，然后在一定的溫度下進行熱處理，金屬原子擴散聚集成納米金屬顆粒，在激光聚焦照射的位置產(chǎn)生析出。銀具有很好的延展性，其導電性和傳熱性在所有的金屬中都是最高的，且銀比金便宜，易被還原。

6、因此，對摻雜銀納米復合材料玻璃的三階光學非線性機理的研究是十分必要的。二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題：研究的基本內(nèi)容：1、閱讀文獻，了解摻雜銀納米顆粒玻璃以及三階光學非線性[1011]的相關(guān)知識。2、研究表面等離子體共振引起的光學性質(zhì)。3、通過查閱有關(guān)資料和分析比較，選擇合適的納米金屬顆粒摻雜玻璃的制備方法，制作摻雜銀納米顆粒的玻璃。4、測試摻雜銀納米顆粒玻璃的三階光學非線性。5、研究摻入不同濃度的銀納米顆粒對玻璃三階光學非線性特

7、性的影響。擬解決的主要問題：1、選擇折射率高、機械、化學穩(wěn)定性好的基質(zhì)玻璃組分是一個關(guān)鍵，它會嚴重影響銀納米顆粒的大小，三階光學非線性特性，以及化學穩(wěn)定性等屬性。2、在以銀離子形式摻雜的情況下，金屬銀顆粒的濃度難以控制，濃度過高會使銀離子進入玻璃網(wǎng)格而減小銀納米顆粒的數(shù)量，過低則會導致三階非線性強度減小，因此尋找最佳濃度配比是一個關(guān)鍵。3、在制備玻璃材料過程中，高溫熔融反應(yīng)的機理還不夠清楚，難以確定所得玻璃內(nèi)部包含粒子；納米顆粒析出所需