泵浦探测的基础道理

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所属分类:固体激光器
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泵浦探测的基础道理

泵浦探测的基础道理

  泵浦探测的基本原理_物理_自然科学_专业资料。泵浦探测 泵浦探测的基本原理: 在泵浦探测系统中,激光器出射激光由分束镜分为两束,一束为泵浦光,一束为探测光, 两束光之间通过一个时间延迟系统,可以调节泵浦光和探测光之间的延迟时间。对于不同 的光学

  泵浦探测 泵浦探测的基本原理: 在泵浦探测系统中,激光器出射激光由分束镜分为两束,一束为泵浦光,一束为探测光, 两束光之间通过一个时间延迟系统,可以调节泵浦光和探测光之间的延迟时间。对于不同 的光学非线性机制,有着不同的的形成时间和恢复时间,可以利用这一特点研究和区分材 料的光学非线性响应机制。泵浦光与探测光作用在材料上相同的区域,泵浦光的光强较强, 它的作用是激发材料的光学非线性。当强泵浦光入射到待测样品上时,样品在强光照射下 产生非线性光学响应,材料的性质发生改变,因此能够对经过其中的探测光形成调制。通 过调节泵浦光和探测光的光程差(延迟时间差),在不同延迟时间下测量样品的透过率, 即可研究该材料的非线性动力学过程。 泵浦探测的延迟时间 1. 负延迟阶段 由于时间延迟系统作用,泵浦光尚未作用于样品,此时只有探测光入射到样品上。探测 光的光强在经过衰减片衰减之后很小,在样品上不足以激发非线性,或者产生很小的非 线性可以忽略不计。此时只发生线性吸收,出射的探测光归一化透过率不变。 2. 零延迟时刻 此时泵浦光和探测光的光程差为零,两束光同时到达样品。受到强的泵浦光照射之后, 分子能够吸收入射激光的能量。其电子从基态跃迁至高能级。由于电子在不同的能级具 有不同的寿命,不同能级的吸收截面和折射体积等参量均有所不同,当激发态的吸收截 面大于基态的吸收截面,非线性吸收将会增加,即反饱和吸收;当激发态的吸收截面小 于基态的吸收截面,非线性吸收将会减小,即饱和吸收。 3. 正延迟阶段 此时的探测光相比于泵浦光延后一段时间之后才照射到样品上。通过测量受到泵浦光激 发后某一时刻材料的光学非线性透过率,就可以了解所测量样品的激发态寿命。 实验中注意事项: ?泵浦光和探测光之间的夹角必须足够小。尽量增加两束光的光 程,保证泵浦光和探测光之间的夹角小,此时,两束光可以近 似认为同轴。 ?在样品表面,泵浦光的光斑尺寸要远大于探测光的光斑尺寸。 确保探测区域被均匀激发。 ?泵浦光和探测光完全重合。为了保证探测光和泵浦光完全重合, 在光路调试时,可以采用针孔校准,直到两束光同时完全通过 为止。 ?确定延迟时间零点。采用具有双光子吸收的 ZnSe 晶片校准光路 中的零延迟。由于双光子吸收是一种瞬态吸收,发生在泵浦光 和探测光时空完全重合的地方,双光子吸收最强,透过率最低 点,对应的延迟时间为零延迟时间。 Ultrafast recovery time and broadband saturable absorption properties of black phosphorus suspension ? 黑 磷 二 维 晶 体 有 良 好 的 电 子 迁 移 率(~1000 cm /Vs),还 有非常高的漏电流调制率(是石墨烯的10 000倍),与电子线路 的传统材料硅类似。 ? 半导体带隙是直接带隙,即电子导电能带(导带)底部 和非导电能 带(价带)顶部在同一位置,实现从非导到导电,电子只需要吸 收能量(光能),而传统的硅或者硫化钼等都是间接带隙,不仅 需要能量(能带变化),还要改变动量(位置变化)。这意味着黑 磷和光可以直接耦合,这个特性让黑磷成为未来光电器件(例如 光电传感器)的一个备选材料。可以检测整个可见光到近红外区 域的光谱。 ? 和石墨烯以及MoS2相比,BP的非线性响应和恢复时间更快 指数函数拟合: Compared with the nonlinear responses of graphene and MoS2, the nonlinear response and recovery time of BP are much faster. ? ? we obtained the nonlinear absorption coefficient of β2=-0.20± 0.08× 103 cm/GW (532 nm), β2=-0.12± 0.05× 103 cm/GW (680 nm), and β2=-0.15± 0.09× 103cm/GW (1550 nm). This negative nonlinear absorption effect shows comparable nonlinear absorption capability with that of MoS2 nanosheets β2=-4.6± 0.27× 103 cm/GW. The observed broadband saturable absorption in BP suggests that it can serve as an ultrafast nonlinear saturation absorber, an essential mode locking element for ultrashort pulsed lasers.

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