GeS-,2-基玻璃及其薄膜的二階非線性光學性能研究.pdf

1、為了探索具有高性能的二階非線性光學材料，并進一步豐富和發(fā)展有關非線性光學方面的理論知識，在查閱大量文獻基礎之上，選取一系列不同GeS2和Ga2S3含量的硫系玻璃，并在其中加入磷、砷和銻三種氮族元素，采用X衍射、紫外—可見光譜、紅外光譜、Raman光譜等測試手段研究了各體系玻璃的結構及其與二階非線性光學性能的關系。用熱誘導退極化電流法研究了各體系玻璃分別在電場/溫度場極化、電子束輻射極化后產(chǎn)生二階非線性光學性能的機理，并計算出了其弛豫時間

2、，通過Maker條紋法測試了玻璃樣品在極化后的二次諧波特性，系統(tǒng)分析了玻璃組成結構、極化性能和二次諧波之間的關系。 在xGeS2·(1-x)P2S5玻璃中，發(fā)現(xiàn)玻璃內部存在較多的多面體單元和結構缺陷可以導致玻璃在電場溫度場極化后具有較大的二階非線性光學性能。這是由于多面體單元可以作為一種陰離子基團，在高溫高電場作用下成為一種特殊的偶極子發(fā)生定向排列，從而破壞了玻璃的中心對稱性和各向同性，導致玻璃中出現(xiàn)二次諧波。 在xGe

3、S2·(1-x)Sb2S3玻璃中，作者發(fā)現(xiàn)由于玻璃內部存在大量金屬鍵、錯位鍵、極性共價鍵，這些缺陷可以作為偶極子在極化后發(fā)生重新排列，導致較大二階非線性光學效應的產(chǎn)生。同時由于玻璃在可見光波段透過率較差，導致有反射二次諧波出現(xiàn)。 在(1-x-y)GeS2·xGa2S3·ySb2S3玻璃中，發(fā)現(xiàn)當Sb2S3含量較少時，玻璃在可見光波段的透過率良好，電場溫度場極化玻璃后產(chǎn)生明顯的二次諧波；當Sb2S3含量較多時，玻璃在可見光波段的透

4、過率較差，產(chǎn)生透射二次諧波和反射二次諧波；當Sb2S3含量超過20％時，玻璃中只出現(xiàn)反射二次諧波。 在(1-x)(0.8GeS2·0.2Ga2S3)·xP2S5玻璃中，發(fā)現(xiàn)該玻璃在可見光波段具有良好的透過率，同時電子束輻射極化后玻璃具有穩(wěn)定的二階非線性光學性能。這是由于吸收電子和二次電子的存在，導致玻璃在電子束輻射極化后具有較大的二階非線性光學性能。理論分析表明玻璃在可見光波段吸收系數(shù)的差別將導致透射和反射二次諧波的出現(xiàn)。在Ge

5、S2-Ga2S3-X2S3(X=P,As,Sb)體系玻璃中，發(fā)現(xiàn)采用電場/溫度場極化和電子束輻射極化均能使玻璃產(chǎn)生很大的二階非線性光學性能，這可歸因于結構缺陷的存在以及內建電場的產(chǎn)生。玻璃在可見光波段吸收系數(shù)的差異將導致出現(xiàn)不同大小和不同種類的透射和反射二次諧波。 TSDC測試表明，在電場溫度場極化玻璃后，由偶極子取向產(chǎn)生的二階非線性光學性能的弛豫時間都很短；相反用電子束輻射極化玻璃后，硫系玻璃內部較多的結構缺陷可以有效形成吸收