表面等離激元金屬納米結(jié)構(gòu)增強光學非線性.pdf

1、作為當今世界材料界的主角，納米材料已經(jīng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料的地位，在各個領域廣泛發(fā)展。而在這其中，貴金屬納米材料又因為其獨特的物理，化學，生物的特性逐步發(fā)展成為一個重要的分支，在現(xiàn)代光學成像與通信，生物傳感與檢測，化學合成與制備，新能源光熱發(fā)電和儲存等領域發(fā)揮了重要的作用。在光學領域中，貴金屬納米材料，由于其獨特的自由電子特性有著區(qū)別傳統(tǒng)電介質(zhì)材料的特性:當外來入射光照射，或者沿表面?zhèn)鞑r，外界的電磁場將會影響內(nèi)部自由電子的熱運動，形成帶阻

2、尼的電磁諧振，反過來電子運動也會作用于外界電磁場，這種特殊的現(xiàn)象被稱為表面等離激元。這種分布在金屬納米結(jié)構(gòu)表面的等子離子激元，具有波長小，局部電場強的特性，可以將入射光局域在一個小尺寸從而極大地增強電場強度，為非線性光學提供了一個優(yōu)秀的發(fā)揮平臺。非線性光學是基于材料對于入射光在頻譜上色散的一門學科:當一束光入射在一塊材料上，隨著光強增強引起了有別于線性方程的變化如:其他頻率的光產(chǎn)生，原頻率材料對于光的折射率變化等。如上所說，非線性光學，

3、有別于傳統(tǒng)光學需要相當強的入射光，而貴金屬的表面等離激元正提供了這一個優(yōu)秀的環(huán)境，所以基于表面等離激元的非線性光學應運而生。這里有別于傳統(tǒng)非線性光學的長程累積和相位匹配的條件，表面等離激元非線性光學，側(cè)重于在納米尺寸以極強電場激發(fā)非線性光學效應，從而產(chǎn)生倍頻、和頻信號，或者是飽和吸收、自聚焦效應、光電調(diào)制等。本文主要討論了基于表面等離激元的金納米結(jié)構(gòu)上的光學非線性，其中包括自聚焦效應和倍頻、和頻的產(chǎn)生。
　　本文的第一章主要簡述了

4、目前關于金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離激元光學非線性效應的研究進度和應用背景。并且著重介紹了關于金屬納米薄膜的自相位調(diào)制這一個三階非線性效應，以及利用技術納米結(jié)構(gòu)表面等離激元增強倍頻、和頻信號這兩個效應。
　　本文的第二章主要介紹了關于研究金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離激元光學非線性效應的理論基礎和實驗方法。分別介紹了:自相位調(diào)制效應和依據(jù)自相位調(diào)制效應來測量其相應非線性系數(shù)的z軸掃描(z-scan)實驗方法;二倍頻效應、和頻效應的理論基礎和測量

5、方法。
　　本文的第三章主要介紹了利用自主裝金屬納米顆粒薄膜增強三階非線性相對折射率系數(shù)。其中包括:金屬納米顆粒合成方法，自主裝薄膜的制備，z-scan的實驗測量結(jié)果以及分析是如何利用表面等離激元在其中增強金屬納米顆粒薄膜的非線性系數(shù)。
　　本文的第四章主要介紹了利用金屬-介質(zhì)-金屬，這種納米結(jié)構(gòu)，增強和頻信號。在這里我們使用了兩個偏振垂直的泵浦激光去激發(fā)納米結(jié)構(gòu)，從而獲得了相對于納米薄膜增強的和頻信號和倍頻信號。并對此從二