納米材料發(fā)光中的幾個(gè)問題的研究.pdf

1、近年來，納米材料因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)而得到了廣泛的關(guān)注和深入的研究，特別是納米材料的發(fā)光問題研究已成為了納米材料研究領(lǐng)域的重要前沿課題，利用納米材料的特殊光學(xué)性質(zhì)制成的光學(xué)材料在日常生活和高科技領(lǐng)域內(nèi)有著廣闊的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。本論文基于本人參加導(dǎo)師的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“無序介質(zhì)激光機(jī)理的相關(guān)研究”及“弱光下的非線性效應(yīng)”的工作基礎(chǔ)，研究了ZnO納米粉末及量子點(diǎn)等納米材料發(fā)光中的幾個(gè)問題。本論文主要內(nèi)容包括： 概述了納米材

2、料的基本性質(zhì)和光學(xué)特性以及納米材料的研究進(jìn)展。 從ZnO納米粉末激光實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)，將激光泵浦下的ZnO納米粉末介質(zhì)相互作用系統(tǒng)作為一個(gè)整體，并建立相應(yīng)的物理模型，用傳輸矩陣法模擬了該激光的局域模譜與不同方向入射時(shí)的本征模譜，結(jié)果表明該激光不僅與ZnO納米粉末被泵浦的功率、面積有關(guān)，而且與方向有關(guān)。在ZnO納米粉末激光輸出特性模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)相吻合的基礎(chǔ)上，為了對(duì)該激光的局域模進(jìn)行控制，提出將ZnO納米粉末薄層插入到規(guī)律介質(zhì)的構(gòu)想，

3、并據(jù)此設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的激光器模型對(duì)其激光輸出特性進(jìn)行了模擬計(jì)算，結(jié)果顯示該設(shè)計(jì)具有在眾多局域模中的選擇特定局域模的作用，因而可為紫外激光器的研制開發(fā)提供借鑒。 對(duì)低維納米材料中的單個(gè)量子點(diǎn)發(fā)光現(xiàn)象進(jìn)行理論研究，運(yùn)用數(shù)值模擬方法計(jì)算了微腔中單模光場(chǎng)與一個(gè)三能級(jí)量子點(diǎn)相互作用系統(tǒng)中的一些光學(xué)特性。結(jié)果顯示該單量子點(diǎn)激光器的泵浦閾值較小，激光能較快地達(dá)到穩(wěn)定輸出，當(dāng)量子點(diǎn)和腔模耦合強(qiáng)度增強(qiáng)時(shí)，其泵浦閾值更小，激光達(dá)到穩(wěn)定輸出的速度更

4、快，并且激光的凈受激輻射率隨泵浦強(qiáng)度的增加而呈現(xiàn)較快趨于飽和曲線，此曲線的變化規(guī)律與能級(jí)間衰減率和量子點(diǎn)及腔模耦合強(qiáng)度的變化有關(guān)。量子點(diǎn)激光的一個(gè)新的研究熱點(diǎn)是單光子激光的輸出，單原子的單光子激光輸出已是國際上研究熱點(diǎn)，本人所在的研究工作組在原子與光場(chǎng)的非線性相互作用系統(tǒng)的研究中，運(yùn)用量子干涉效應(yīng)，可以使目標(biāo)場(chǎng)達(dá)到單光子量級(jí)。由于單量子點(diǎn)這種“人工大原子”具有更大的耦合系數(shù)且更易于控制，因此有可能將原子與場(chǎng)的相互作用系統(tǒng)中的量子干涉效應(yīng)