半导体氮化铟薄膜非线性光学吸收性质的研究
半导体材料的非线性光学吸收性质已经持续多年成为光学以及新功能材料领域的研究热点并被不断挖掘应用到实际器件中。例如,饱和吸收性质已经被广泛应用在激光物理中,如锁模、光学双稳器件等。双光子吸收和反饱和吸收也被应用在光开关以及光限幅器件等。因此,本文对半导体材料氮化铟薄膜的非线性吸收性质的研究有着实际的意义。在各种不同的研究非线性材料光学性质的实验方法中,Z扫描被认为是一种测量非线性参数最简单并且最准确的手段之一。通过这种技术我们既可以得到非线性吸收系数以及非线性折射率的符号又可以同时得到其数值大小。它已经被广泛应用与研究半导体的非线性光学性质。文章中,我们首先简介了介质中的基本三阶非线性光学过程,然后介绍了Z扫描测量技术的实验装置及仪器。通过结合氮化铟薄膜的基本光学参数,利用Z扫描技术研究了氮化铟薄膜在不同脉宽以及波长激光下的非线性光学吸收性质。本文主要利用开孔透射式Z扫描实验系统,研究了氮化铟薄膜在纳秒、皮秒以及飞秒激光脉冲作用下的非线性吸收性质并分析研究了不同的吸收机制,发现在不同激光脉宽作用下,氮化铟薄膜呈现了不同的吸收过程。532 nm波长下脉宽为6纳秒以及38皮秒的实验中直接观测到了由线性吸收引起的饱和吸收效应。1064 nm波长下的脉宽为38皮秒脉冲Z扫描中,结果呈现出由双光子吸收引起的饱和吸收效应。而800 nm波长的100飞秒脉冲实验中双光子吸收是主导的吸收机制,随着入射光功率的增大,出现了饱和吸收的趋势。这些结果充分说明InN薄膜是一种很好的饱和吸收材料。同时,InN薄膜在纳秒以及皮秒时间域中强的饱和吸收性质是的InN薄膜在激光脉冲压缩方面有潜在的应用价值,而飞秒时间域中的双光子吸收也说明InN薄膜在光限幅器件方面有很好的应用前景。以上研究得到了国家自然科学基金(10734020)的资助,特此感谢！
Z扫描技术;氮化铟薄膜;双光子吸收;饱和吸收
上海交通大学
硕士
凝聚态物理
顾春明
2010
中文
O484.41
2014-05-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）