Z-掃描非線性光學表征技術

目錄
序言
前言
物理量名稱及符號表
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 三階非線性光學表征技術簡介 3
1.3 簡述三階非線性光學材料 4
1.3.1 有機分子材料 5
1.3.2 玻璃 5
1.3.3 鐵電薄膜 6
1.3.4 半導體材料 6
1.3.5 二維材料 7
1.3.6 近零折射率材料 7
1.4 本書內容概述 7
參考文獻 8
第2章 三階非線性光學效應的物理機理 15
2.1 電子云畸變 15
2.2 分子再取向效應 17
2.3 電致伸縮 20
2.4 布居數(shù)重新分布 21
2.4.1 兩能級系統(tǒng) 22
2.4.2 半導體 24
2.5 兩光子吸收 26
2.5.1 單光束兩光子吸收 27
2.5.2 兩光束兩光子吸收 28
2.6 三光子吸收 31
2.7 激發(fā)態(tài)吸收 33
2.7.1 飽和吸收 33
2.7.2 反飽和吸收 38
2.7.3 自由載流子吸收 39
2.7.4 多光子感應激發(fā)態(tài)吸收 40
2.8 熱致光學非線性 42
參考文獻 45
第3章 三階非線性光學表征技術 47
3.1 背景介紹 47
3.2 簡并四波混頻 47
3.2.1 理論 49
3.2.2 實驗 57
3.3 近簡并三波混頻 61
3.3.1 理論 61
3.3.2 實驗 62
3.4 光克爾門和橢圓旋轉法 63
3.4.1 理論 65
3.4.2 實驗 67
3.5 兩波耦合法 69
3.5.1 理論 70
3.5.2 實驗 71
3.6 三次諧波產(chǎn)生 73
3.6.1 理論 74
3.6.2 實驗 76
3.7 非線性透過率測量 77
3.7.1 理論 78
3.7.2 實驗 81
3.8 空間自相位調制 86
3.8.1 理論 86
3.8.2 實驗 87
3.9 Z-掃描技術 88
參考文獻 89
第4章 Z-掃描技術 93
4.1 理論基礎 93
4.2 Z掃描的定性描述 96
4.3 Z掃描表征純三階非線性折射效應 100
4.4 三階非線性折射和吸收共存時的Z-掃描技術 107
4.5 Z掃描實驗注意事項 111
4.5.1 何為遠場——小孔光闌的位置 112
4.5.2 光闌孔徑的大小和是否離軸 113
4.5.3 薄樣品近似——關于樣品厚度 114
4.5.4 激光束參數(shù) 115
4.5.5 樣品質量 116
參考文獻 118
第5章 Z-掃描表征高階非線性光學效應 121
5.1 背景介紹 121
5.2 多光子吸收 121
5.3 兩種多光子吸收效應共存 129
5.4 多光子感應激發(fā)態(tài)吸收 133
5.5 三階非線性折射與多光子吸收共存 140
5.6 三階和五階非線性折射效應共存 145
參考文獻 154
第6章 Z-掃描表征飽和非線性光學效應 159
6.1 背景介紹 159
6.2 飽和吸收 160
6.3 兩光子吸收飽和 168
6.4 三光子吸收飽和 174
6.5 銫和吸收和兩光子吸收共存 181
6.6 飽和克爾非線性 185
參考文獻 192
第7章 偏振光Z-掃描技術 196
7.1 背景介紹 196
7.2 橢圓偏振光Z-掃描表征各向同性光學非線性 197
7.2.1 橢圓偏振高斯光束 197
7.2.2 偏振依賴的各向同性三階非線性極化率 198
7.2.3 純三階非線性折射時的橢圓偏振高斯光束Z-掃描技術 199
7.2.4 各向同性光學非線性時的橢圓偏振高斯光束Z-掃描技術 202
7.3 線偏振光Z-掃描表征各向異性光學非線性 204
7.3.1 線偏振光激發(fā)下立方晶體中的各向異性非線性極化率 204
7.3.2 表征各向異性光學非線性的線偏振光Z-掃描技術 206
7.4 橢圓偏振光Z掃描表征各向異性光學非線性 210
7.4.1 橢圓偏振光激發(fā)下立方晶體中的各向異性非線性極化率 210
7.4.2 表征各向異性折射非線性的橢圓偏振光Z-掃描理論 212
7.4.3 表征各向異性兩光子吸收的橢圓偏振光Z-掃描技術 214
7.4.4 各向異性光學非線性的橢圓偏振光Z-掃描技術 217
參考文獻 219
第8章 多種改進型Z-掃描技術 221
8.1 背景介紹 221
8.2 帽頂光束Z-掃描 222
8.3 準一維狹縫光束Z-掃描 226
8.4 厚光學介質Z-掃描 230
8.5 遮擋Z-掃描 236
8.6 雙色光Z-掃描 238
8.7 雙光束時間分辨Z-掃描 240
8.8 反射Z-掃描 241
8.9 I-掃描 242
8.10 Z-掃描表征非局域非線性光學效應 244
參考文獻 246
第9章 多種材料的光學非線性特性 250
9.1 典型的溶劑 250
9.2 有機材料 254
9.2.1 共軛分子和聚合物 254
9.2.2 電荷轉移分子 258
9.2.3 液晶分子 259
9.3 玻璃 265
9.4 鐵電薄膜 272
9.5 半導體 276
9.5.1 體（三維）半導體 277
9.5.2 低維半導體 279
9.6 二維材料 284
9.6.1 石墨烯家族 285
9.6.2 二維硫化物 289
9.6.3 二維氧化物 293
9.7 近零折射率材料 297
參考文獻 299