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Bi₂S₃ 纳米晶掺杂钠硼硅玻璃的三阶非线性光学性质

杨昕宇 , 向卫东 , 赵海军 , 张希艳 , 梁晓娟 , 刘海涛

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00290

利用溶胶-凝胶方法制备了1 wt% Bi₂S₃纳米晶掺杂钠硼硅玻璃. 利用X射线粉末衍射仪(XRD), X射线光电子能谱(XPS), 透射电子显微镜(TEM), X射线能量色散谱(EDX), 扫描模式透射电子显微镜(STEM)以及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对Bi₂S₃纳米晶在钠硼硅玻璃中的形貌和微结构进行了表征, 同时, 利用飞秒 Z 扫描技术在波长为770 nm对该玻璃的三阶非线性光学性能进行了分析测试. 结果表明, 尺寸为10~30 nm的Bi₂S₃正交晶系纳米晶在钠硼硅玻璃中形成, 该玻璃的三阶非线性光学折射率 γ 、三阶非线性吸收率 β 和三阶非线性极化率 χ ⁽³⁾ 分别为5.90×10 ^{- 16} m²/W、7.35×10 ^{- 9} m/W 和4.55×10 ^{- 18} m²/V².其中, 该玻璃的三阶非线性极化率值比未经掺杂的钠硼硅玻璃(χ⁽³⁾=1.09×10 ^{- 22} m²/V²)高出4个数量级, 这表明, 随着Bi₂S₃纳米晶的引入, 该玻璃的三阶非线性光学性能将得到显著的提高.

关键词: Bi₂S₃纳米晶 , sodium borosilicate glass , Sol-Gel , third-order optical nonlinear properties