超連續(xù)白光Z掃描技術(shù)測量材料的非線性光學(xué)特性研究的開題報告

超連續(xù)白光Z掃描技術(shù)測量材料的非線性光學(xué)特性研究的開題報告一、研究背景和意義材料的非線性光學(xué)特性是材料科學(xué)和光學(xué)領(lǐng)域的重要研究方向之一。非線性光學(xué)效應(yīng)是指當(dāng)強(qiáng)光與物質(zhì)相互作用時，物質(zhì)所表現(xiàn)出來的光學(xué)效應(yīng)是非線性的。其中，最常見的非線性光學(xué)效應(yīng)有二階非線性效應(yīng)、三階非線性效應(yīng)和四階非線性效應(yīng)。具有非線性光學(xué)特性的材料能夠在外加光場作用下發(fā)生非線性光學(xué)效應(yīng)，這些效應(yīng)的產(chǎn)生和調(diào)控是制備高速、高效、低噪聲光學(xué)器件和新型光學(xué)材料的關(guān)鍵。目前，已經(jīng)開發(fā)出許多用于測量材料非線性光學(xué)特性的技術(shù)，其中，在材料的三階非線性效應(yīng)測量中，Z掃描技術(shù)是一種非常實(shí)用的方法。Z掃描技術(shù)是一種經(jīng)過時間演化的三階非線性效應(yīng)技術(shù)，一般用于評估材料中的非線性折射率。然而，傳統(tǒng)的Z掃描技術(shù)的時間分辨率被制約到亞皮秒以下，不能解析出材料中的超短暫非線性效應(yīng)，無法全面評估材料的非線性光學(xué)特性。近年來，超快激光技術(shù)的發(fā)展為測量材料中的超短暫非線性效應(yīng)提供了新的機(jī)會。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，超連續(xù)白光Z掃描技術(shù)測量非線性光學(xué)特性已經(jīng)成為一種研究熱點(diǎn)和趨勢。這種技術(shù)可以通過使用窄脈沖的超快激光以及連續(xù)譜的白光來獲得更高的時間分辨率，對材料的超短暫非線性效應(yīng)進(jìn)行更全面的評估。因此，研究使用超連續(xù)白光Z掃描技術(shù)來測量材料的非線性光學(xué)特性具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用前景。二、研究內(nèi)容和方案本研究擬利用超快激光技術(shù)和超連續(xù)白光Z掃描技術(shù)測量材料的非線性光學(xué)特性，具體研究內(nèi)容包括：1.使用飛秒激光進(jìn)行樣品激發(fā)和Brewster角樣品照射，同時利用頻寬大的超連續(xù)白光進(jìn)行測量。2.建立超連續(xù)白光Z掃描系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)平臺，對實(shí)際樣品進(jìn)行測量試驗(yàn)，得到樣品的非線性折射率、3.對得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究非線性光學(xué)特性與材料結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，探討材料制備的優(yōu)化方案，以提高材料的非線性光學(xué)性能。具體的研究方案如下：1.建立超連續(xù)白光Z掃描系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用飛秒激光器作為激光源、光學(xué)濾波器和分光棱鏡實(shí)現(xiàn)光的分離和濾波。2.實(shí)驗(yàn)材料制備。利用先進(jìn)的材料制備方法制備具有非線性光學(xué)性能的待測材料。3.測量材料非線性光學(xué)特性。利用超連續(xù)白光Z掃描系統(tǒng)對材料的非線性光學(xué)特性進(jìn)行測量。4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。將獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析得到的非線性折射率數(shù)據(jù)，探究材料結(jié)構(gòu)與非線性光學(xué)特性之間的相互關(guān)系，并根據(jù)研究成果提出相應(yīng)的優(yōu)化方案。三、研究預(yù)期成果本研究的主要預(yù)期成果包括以下幾個方面：1.建立一套完善的超連續(xù)白光Z掃描系統(tǒng)，用于測量材料的非線性光學(xué)特性。2.得到具有高分辨率和準(zhǔn)確性的材料非線性折射率數(shù)據(jù)，并探究材料結(jié)構(gòu)與非線性光學(xué)特性之間的相互關(guān)系。3.提出材料制備的優(yōu)化方案和措施，以提高材料的非線性光學(xué)性能。4.為新型光學(xué)器件和光學(xué)材料的制備提供科學(xué)依據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。四、研究計(jì)劃進(jìn)度安排1.第一年：完成超連續(xù)白光Z掃描系統(tǒng)的建立和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對材料的非線性光學(xué)特性測量。2.第二年：對得到的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理和分析，了解材料的非線性折射率數(shù)據(jù)以及非線性光學(xué)特性的相關(guān)特征。3.第三年：進(jìn)一步深入探究材料的非線性光學(xué)特性與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，并提出優(yōu)化方案和措施。4.第四年：完成研究工作的論文撰寫和成果展示，并對研究成果進(jìn)行海內(nèi)外推廣和宣傳。五、研究經(jīng)費(fèi)來源本研究計(jì)劃的經(jīng)費(fèi)來源主要包括以下幾個方面：1.國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目。2.省級科研資助項(xiàng)目。3.地方重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目。4.企業(yè)委托開展科研項(xiàng)目。六、研究人員組成本研究計(jì)劃所需研究人員包括：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、研究骨干和研究學(xué)生等。其中，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人具有相關(guān)研究背景和豐富的科研經(jīng)驗(yàn)，負(fù)責(zé)研