三阶非线性光学材料.pptVIP

Z扫描测量的基本原理+Z0-Z样品凸透镜半反镜接收器1接收器2激光源小孔泵浦探测技术测量材料的

三阶非线性性能超快激光光谱学

研究材料在超短脉冲激发后某些特性随时间变化的快慢。荧光强度、波长分布随时间的变化吸收随时间的变化折射率随时间的变化010203常用探测器的响应时间，时间分辨率：光电探测器光电二极管：1ns（载流子产生,迁移,复合）光电倍增管：~ms,光电子多级放大热释电探头：1ms高速示波器100-500MHz--10-2ns条纹相机0.5~2ps当被研究的过程的变化速度小于探测器的响应时，可以实现单次激发的测量。探测光一般采用（准）连续光。tTns过程:光电探头+高速存储示波器，直接记录随时间的变化曲线~2ns（示波器由激光脉冲外触发，扫描出一条探测光强度随时间变化的曲线，并存储起来）ps过程:条纹相机0.5~2ps飞秒过程

其变化速度远大于探测器的响应速度若采用（准）连续光来探测，由于探测器件反应太慢，就会将探测光的强度变化作平均。因此不能获得准确的超快过程的信息，即使泵浦光脉冲达到飞秒量级，也无济于事。解决办法：泵浦-探测技术Pump-probe最初称为Excite-probe最简单的飞秒光谱学方法：泵浦--探测技术DelaySlowdetectorpumpSampleLensprobe探测光也是超短脉冲，在一定的相对延时t下，探测器只记录该时刻的探测光强。（曲线上的一点）改变泵浦和探测脉冲的相对延迟时间，逐点记录，得到时间分辨的光谱tT锁相放大器---微弱信号测量的有力工具

能检测强背景下的弱信号输入信号4功能：将输入信号进行傅立叶变换分解，并滤出含有参考频率w的成分，作为输出信号。5Lock-in1w2参考频率3使用锁相放大器，提高信号的灵敏度通常泵浦-探测信号很弱（三阶非线性效应），探测光强度的相对变化量通常在0.01~1%范围。因而信号容易被探测光的强背景所掩盖。斩波器以固定频率w调制泵浦脉冲，引起样品吸收周期性的变化，锁相放大器检测出含有这个频率的信号。可扣除探测光的强背景，大大提高灵敏度。最高可达几个数量级。DelayChoppedpumppulsetrain探测pulsetrainChopperSlowdetectorSampleLock-indetector斩波频率w脉冲重复率1/Tr才能起到调制的作用通常w100HzDIprobeIprobeDelay02延迟线步长Dl:0.1mmDt=0.667fs移动0.15mm延迟1ps延迟线总长度30cm量程2ns01探测的精度和范围泵浦-探测信号的实际构成通常采用相同周期的两个脉冲列来对样品进行激发和探测。对每个延迟时间t，探测器在一定的积分时间内对信号光强作平均,得到一个数据。不断改变延时t，不断作积分、平均，最终得到一条探测光强随延时变化的曲线。脉冲的重复率越高，信噪比越好。钛宝石激光振荡器：80-100MHz.(Tr~10ns)激光放大器：1KHz(Tr~1ms)IprobeIpump，否则样品对探测脉冲的吸收可能呈非线性，会对测量信号产生不好的影响。（一般选强度比1：10，1：5）样品的能态寿命脉冲周期Tr，避免产生累积效应。Tprobe=Tpump，泵浦和探测脉冲序列的周期必须在严格一致。（同一激光系统产生：振荡器或放大器）01样品在泵浦脉冲的反复激发下无损伤、形变等不可逆变化，性质保持不变。(要注意泵浦光的强度)如果作饱和吸收，首先要确定样品对泵浦探测脉冲有吸收。（必须根据材料的特性，来选择适当脉冲重复率的激光系统）02泵浦-探测实验要注意的事项我的研究均匀基质非线性玻璃新型非线性玻璃材料根据线性折射率决定非线性折射率的经验，以及避免研究重复性。本人主要研究以下玻璃系统：TeO2–Bi2O3基玻璃：TeO2–Bi2O3–BaOTeO2–Bi2O3–TiO2Bi2O3–B2O3基玻璃：Bi2O3–B2O3–BaOBi2O3–B2O3–TiO2均匀的基质玻璃系统TeO2–Bi2O3–BaO玻璃系统TeO2-Bi2O3-XaOb?CationPolarizabilityA3P5+0.021B3+0.002Si4+0.033