ZnSe和ZnS雙光子吸收誘導自由載流子吸收的光學非線性研究.pdf

1、隨著第一臺激光器的問世，強光光源應運而生，光學實驗也隨之從線性光學拓展到非線性光學。由于半導體材料在光計算、光通訊與光存儲方面具有廣闊應用前景，因此深入研究半導體材料的光學非線性性質尤為重要。本論文以Ⅵ族Zn類半導體為研究對象，基于Z-scan技術在寬波段范圍內對此類半導體材料的光學非線性特性進行了系統(tǒng)的探究。
　　基于耦合波理論與半導體導價帶理論，在理論上探索了半導體中雙光子吸收誘導的自由載流子吸收。在寬波段范圍內，進一步分析了

2、雙光子吸收系數和三階非線性折射率與激發(fā)波長之間的變化規(guī)律。此外，在特定波長處，通過數值模擬比較了不同帶隙寬度半導體的雙光子吸收系數和三階非線性折射率。最后，理論上推導了雙光子吸收誘導的自由載流子吸收過程，并定性闡明了兩者之間的關系。
　　在理論方面，利用慢變振幅近似，根據光束傳播方程與載流子速率方程，理論上推導了半導體在穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)條件下的場分布解析解，并在此基礎上分析了雙光子吸收與自由載流子吸收之間的競爭關系。最后，在可見光波段內

3、對ZnSe、ZnS多晶的兩種吸收的競爭過程進行了系統(tǒng)的研究。通過數值模擬研究了雙光子吸收和自由載流子吸收的能量與入射能量之間的關系，得到兩種吸收機制分別占主導地位時的閾值能量。
　　在實驗方面，基于Z-scan技術在不同波長不同能量下對ZnSe、ZnS多晶的光學非線性進行了測量，結合數值擬合得到了有效雙光子吸收和有效三階非線性折射系數。在納秒條件下研究了在同一波長下，開孔谷值、閉孔峰谷值隨能量的變化規(guī)律，主要分析了此時雙光子吸收與