基于衍射理論的大非線性相移下的Z掃描研究.pdf

1、本文以菲涅耳-基爾霍夫衍射理論為基礎(chǔ)，建立了強(qiáng)非線性吸收下，非線性介質(zhì)對(duì)高斯光束的Z-掃描模型。實(shí)驗(yàn)中用CS<,2>驗(yàn)證了閉孔Z掃描理論模型的正確性，理論上的相關(guān)數(shù)值計(jì)算表明：折射相移的增大，使峰的透過(guò)率增強(qiáng)而谷的透過(guò)率趨于飽和；而吸收相移的增大，使峰的透過(guò)率被抑制而谷的透過(guò)率增強(qiáng)。相移比值r是決定谷．峰結(jié)構(gòu)存在與否的關(guān)鍵，當(dāng)?！蔥-0.3，0.3]時(shí)，曲線出現(xiàn)明顯的峰谷特征。在一定的輸入功率下，遠(yuǎn)場(chǎng)輸出功率并不是完全隨著非線性吸收系數(shù)

2、的增大而增大。 另外，對(duì)開(kāi)孔Z-掃描理論模型進(jìn)行了理論分析和數(shù)值計(jì)算。引入修正因子M，進(jìn)一步完善了該模型。實(shí)驗(yàn)中采用納秒激光下的C<,60>甲苯溶液對(duì)修正后的理論結(jié)果加以驗(yàn)證。理論數(shù)值計(jì)算表明，當(dāng)Γ≤0.15，出射光功率隨入射光功率的增加出現(xiàn)振蕩衰減現(xiàn)象；當(dāng)Γ>0.15，在輸入光強(qiáng)低于某一個(gè)值時(shí)，輸出功率隨輸入功率的增加而線性增加；當(dāng)輸入光強(qiáng)超過(guò)該值后，輸出功率不再增加甚至趨于零。該理論的近似條件只要求是薄樣品，比以往的理論具有

3、更好的適用性。 采用Nd：YAG脈沖激光，在波長(zhǎng)為532 nm，脈寬8ns的條件下，對(duì)含3.5％和7.0％碳納米管的聚苯胺/碳納米管復(fù)合體薄膜(PANI/MWCNT)的非線性吸收特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。運(yùn)用修正后的開(kāi)孔Z掃描理論模型擬和得到3.5％和7.0％PANI/MWCNT薄膜的激發(fā)態(tài)有效吸收截面積分別為σ=2.89×10<'-19>cm<'2>，σ<,ex>=2.76×10<'-19>cm<'2>，相應(yīng)的非線性吸收系數(shù)分別為β