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《退火温度对铜纳米颗粒复合材料的三阶非线性光学性质的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第33卷第3期武汉科技大学学报Vol.33,No.32010年6月JournalofWuhanUniversityofScienceandTechnologyJun.2010退火温度对铜纳米颗粒复合材料的三阶非线性光学性质的影响王玉华,韩春杰,阮玲慧,黄琴艳,吴建波(武汉科技大学理学院,湖北武汉,430081)摘要:采用离子注入法制备铜纳米颗粒复合材料,在波长为790nm的入射激光作用下,运用Z扫描技术测量了铜纳米颗粒复合材料的非线性光学折射率和非线性光学吸收系数,分析了退火温度对铜纳米颗粒复合材料光学性质的影响。结果表明,随着退火温度的升高,铜纳米颗粒复合材
2、料的颗粒尺寸明显增大,且光学非线性折射率上升。通过改变非晶二氧化硅中铜纳米颗粒复合材料的形状,得到不同的三阶非线性光学系数的特定值。关键词:离子注入;光学特性;退火温度中图分类号:O441.2文献标志码:A文章编号:16743644(2010)03026904采用离子注入法制备金属纳米颗粒材料是形keV离子注入电压,在室温下将Cu离子加速注172成纳米材料的途径之一。近年来,通过离子注入入SiO2,注入剂量为210个/cm,将试样在还法制备的金属纳米颗粒类材料由于产生大的三阶原气氛(x(H2)为30%、x(Ar)为70%)下退火,退非线性光学
3、效应而引起行业界广泛的研究兴火温度分别为500和900。注入束流为1.5[13]2趣。注入离子在基体中与基体原子相混合,A/cm。属于非包覆技术处理,不受材料固溶度的限制,(2)检测方法。试样采用紫外透射光谱测量,可使纳米颗粒的大小、分布、晶体取向等得到有效用紫外可见近红外光度计UVVISNIRSpectro的控制。另外,离子注入后的材料表面不会像镀photometerCary5000测量试样的紫外可见吸收层或涂层那样出现剥落现象。离子注入一般在常光谱,扫描范围为1000~200nm,间隔为1nm,温、真空条件下进行,制备过程是在洁净、无环境每次测量均
4、以未注入的石英玻璃基片作为参考,污染情况下进行,且被注入离子的材料不会发生且扣除背底,故测量结果显示的是注入元素的影热变形,可保持原有的尺寸精度和表面粗糙度响。等。这种纳米材料的研究热点在于纳米颗粒结构试样的三阶非线性光学性质测量所使用的激的变化及其产生的非线性光学特性的变化,这种光器由钛蓝宝石激光器(Coherent,Mira900)变化具有一定的应用价值。热退火可以促进纳米产生脉宽为150fs、76MHz重复频率的飞秒颗粒增长和光学性质的改变。为此,本文采用离激光脉冲,波长为790nm。使用焦距为150mm子注入法将铜注入到非晶二氧化硅中制备铜纳米的凸透镜来
5、聚焦光束,焦点处的束腰半径约为颗粒复合材料,并将材料在还原气氛中退火处理,5.5m。3分析退火温度对铜纳米颗粒复合材料的线性和非试样的三阶非线性系数表达式为=33线性光学性质的影响,以期为制备铜纳米颗粒复Re+iIm,实部的大小取决于非线性折射系合材料提供理论依据。数,虚部对应于非线性吸收系数!。即由下式32Re=2n0∀0c(1)1试验32Im=#/2∃n0∀0c!(2)(1)试验材料和方法。注入样品所用基片是给出计算方法。表达式%0/2k1时才有效,%0是[4]在室温下经过严格抛光的石英玻璃片。采用180线性吸收系数。材料的非线性吸收!包含饱
6、和收稿日期:20091216基金项目:国家自然科学基金资助项目(10805035).作者简介:王玉华(1978),男,武汉科技大学副教授.Email:wyh61@163.com270武汉科技大学学报2010年第3期吸收(SA)和反饱和吸收(RSA)两种情况。线性d为颗粒之间的距离,L为多极子(L=1表示偶吸收的表达式为%=%0+!I,其中,I为入射激光极子,L=2表示四极子)。当颗粒的尺寸增大、颗的光强。非线性吸收系数!由q0=!I0Leff算得。粒之间的间距减小时,需考虑高阶极化引起的共q0通过下式振吸收以及极子之间的相互作用,这些极子之间
7、¥m的相互作用导致等离子体共振频率红移[9]。在试-q0zT(z)=!2m3/2m∀0(3)m=01+xm+1验中,500退火处理的试样峰强只有略微降低,[5]对开孔Z扫描曲线拟合得到。而900退火处理的试样峰强减弱明显,表明非线性折射率值由&∋0=2∃/#I0Leff算500退火处理时颗粒的生长并不明显。得。&∋0的大小可以通过下式由于在Z扫描试验中存在热效应,非线性折4&(0x射系数需要重新修正,因此,热效应所导致的三阶T(z)=1+22(4)(x+9)(x+1)非线性折射系数为nTT2。在扫描过程中,n2并不是式中:x=z/z0;T为归一化透过率;z为
8、光轴上试一个固定值,在有
