硫系玻璃Ge28Sb12Se60薄膜光学非线性增强色散特性.docx

硫系玻璃，特别是Ge28Sb12Se60薄膜，因其在红外光谱区的高透过性和显著的非线性光学效应，在光子学领域具有重要价值。这种材料适用于构建红外激光源、红外传感器和超连续介质，因为它们能够有效处理红外光并展示出强烈的非线性响应。然而，尽管硫系玻璃已有的非线性效应较高，但如何进一步增强这些特性仍然是一个研究热点。 近年来，局域表面等离激元（LSP）的概念已被引入以提升材料的光学非线性。LSP是金属或高掺杂半导体纳米颗粒表面自由电子在光激发下产生的共振现象，可以增强局部电磁场，提高光热转换效率，因此在光电器件、成像、表面增强光谱学、非线性光学和生物医学等多个领域都有广泛应用。在硫系玻璃中引入LSP微纳结构，可以有效地增强其光学非线性，为光子学器件设计提供了新的思路。 实验过程涉及多个步骤。通过真空热蒸发技术在清洁的石英基片上沉积银层，随后通过退火处理形成随机岛状银结构，以产生LSP。接着在银结构上再沉积硫系玻璃Ge28Sb12Se60薄膜，形成含有LSP的复合结构。对比不含LSP的硫系玻璃薄膜，研究人员使用飞秒Z-扫描技术测量了不同样品的三阶光学非线性，揭示了LSP对非线性效应的增强效果。 Z-扫描是一种常用的技术，用于评估材料的非线性折射率n2和非线性吸收系数β。实验中，采用中心波长为1030nm的飞秒激光系统，通过光学参量放大器输出可调脉冲激光，并利用双凸透镜将激光聚焦到样品上，通过两个探测器记录透射光强度，以分析样品的非线性性质。通过改变样品位置，记录透过率变化，可以计算出n2和β。 通过扫描电子显微镜（SEM）对退火后的银结构进行微观形貌分析，结合透过光谱表征，可以深入理解LSP增强硫系玻璃薄膜非线性吸收的物理机制。此外，通过使用不同波长的激光，研究人员还研究了非线性光学效应如何随激光波长的变化而变化，这有助于优化光子设备的设计。 这项工作展示了如何通过LSP增强硫系玻璃Ge28Sb12Se60薄膜的光学非线性，并提供了对非线性性质随激光波长变化的洞察。这样的研究对于发展高性能红外光子学设备，尤其是那些依赖于高效非线性效应的设备，具有重要意义。未来的研究可能会进一步探索不同类型的LSP结构对硫系玻璃非线性的影响，以及如何优化这些结构以实现最佳性能。