Оптические и нелинейно-оптические свойства ансамблей металлических наночастиц и органических молекул с делокализованными электронами

• Автор: Карпов, Сергей Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 287 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА ГАЗООБРАЗНЫХ АТОМАРНЫХ,

МОЛЕКУЛЯРНЫХ И КЛАСТЕРНЫХ СРЕД

1.1. Генерация ВУФ излучения в газах и парах металлов

1.2. Пары сложных молекул, как нелинейная среда

1.3. Оптические нелинейности кластерных сред

Глава 2. НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПАРОВ

ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ

2.1. Вводные замечания

2.2. Некоторые закономерности в энергетических спектрах ПАУ

2.3. Основные расчетные соотношения
2.4. Экспериментальные установки
2.5. Конструкции кювет-преобразователей
2.6. Генерация УФ излучения на частоте третьей и четвертой гармоники
2.6.1. Оптическая схема установки
2.6.2. Случай слабого поглощения генерируемого излучения
2.6.3. Случай сильного поглощения на частоте генерации
2.6.4. Генерация ВУФ излучения на частоте шестой гармоники
2.6.4.1. Вводные замечания
2.6.5. Оптическая схема установки
2.6.6. Генерация перестраиваемого по частоте ВУФ излучения
2.6.7. Генерация ВУФ излучения в условиях сильного поглощения на частоте
генерации
2.6.8. Условия генерации на частоте пятой гармоники
2.7. Влияние динамической ориентации молекул на процесс нелинейнооптического смешения частот
2.7.1. Вводные замечания
2.7.2. Динамическая ориентация молекул внешним переменным полем
2.7.3. Эксперимент
Заключение к главе 2
Глава 3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ НАНОЧАСТИЦАМИ, ИХ АГРЕГАТАМИ И ДИСПЕРСНЫМИ СРЕДАМИ, СОДЕРЖАЩИМИ ТАКИЕ ОБЪЕКТЫ.
3.1. Вводные замечания
3.2. Оптические свойства золей с изолированными частицами
3.2.1. Оптические резонансы малых частиц
3.2.2. Оптические характеристики металлов
3.3. Оптические свойства агрегированных золей
3.3.1. Фрактальная структура коллоидных агрегатов
3.3.2. Эффекты усиления локального электромагнитного поля во
фрактальных агрегатах
3.4. ЛИНЕЙНЫЕ СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ ЗОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ
3.4.1. Введение
3.5. Математические модели роста фрактальных агрегатов
3.6. Моделирование оптических спектров фрактальных агрегатов в рамках точной теории
3.7. Влияние диполь-дипольного взаимодействия частиц на их оптические спектры
3.8. Особенности спектров плазмонного поглощения реальных золей серебра
3.8.1. Методики приготовления гидрозолей серебра
3.9. Физические факторы, определяющие свойства золей в теории оптических свойств фрактальных кластеров
3.10. Анализ рассчитанных спектральных зависимостей
3.11. Спектральное определение степени агрегации золей
Заключение к главе 3
Глава 4. НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ
4.1. Введение
4.2. Исследование нелинейно-оптических характеристик гидрозолей серебра методом вырожденного четырехволнового параметрического рассеяния
4.2.1. Фотомодификация фрактальных агрегатов серебра, селективная по длине волны и поляризации
4.2.1.1. Введение
4.2.1.2. Взаимосвязь явления фотомодификации с оптическими нелинейностями фрактально-структурированных золей металлов
4.3. Исследование нелинейно-оптических характеристик гидрозолей серебра
методом Z-сканирования
4.3.1. Экспериментальная методика
4.3.2. Результаты экспериментов по нелинейной рефракции гидрозолей серебра
4.3.3. Механизмы изменения оптических характеристик гидрозоля в поле лазерного излучения
4.3.4. Механизм увеличения электродипольных моментов переходов воды
4.3.5. Механизм изменения резонансной частоты частиц серебра.
Динамические резонансы
4.3.6. Механизмы изменения концентрации компонент золя
4.3.7. Анализ сопутствующих процессов и их кинетики
Заключение к главе 4
Глава 5. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОТОСТИМУЛИРОВАННОЙ АГРЕГАЦИИ
ЗОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ
5.1. Введение
5.2. Эволюция оптических спектров гидрозолей серебра при фотостимулированной агрегации дисперсной фазы
5.3. Кинетика фотохромных реакций металлического коллоидого серебра
5.4. Зависимость скорости фотостимулированной агрегации гидрозолей серебра от длины волны облучающего света

составила 10~7, что при мощности излучения накачки 20 кВт соответствует 2 мВт генерируемого излучения.
Рядом авторов в качестве нелинейной среды использовались молекулы окиси углерода [67, 68, 69, 70], которые имеют высокий потенциал ионизации (14.01 эВ) и энергию диссоциации (11.12 эВ), обладают сильными двухфотонными переходами из основного в возбужденное состояние /1*111, что соответствует резонансному увеличению нелинейной восприимчивости. Кроме того, широкое Франк-Кондоновское перекрытие этих состояний может обеспечить соответственно широкую область перестройки. Используя данные молекулы, авторы работы [68] при двойном резонансе
• (двух- и трехфотонном) при четырехволновом смешении получили перестраиваемое в диапазоне 500 см-1 излучение вблизи А=115 нм. Нелинейная восприимчивость при двойном резонансе оказалась равной 4 • 10~32 ед. СГСЭ. В условиях фазового согласования удалось существенно расширить область ВУФ генерации и получить перестраиваемое излучение в области 114.2—115.9 нм мощностью около 20 Вт [69]. Макси-
^ мальная эффективность преобразования при этом составила 3 ■ 10-6. При утроении
частоты излучения второй гармоники лазера на красителе удалось получить еще более коротковолновое излучение, перестраиваемое в области 93.5—96.7 нм [70]. В качестве нелинейной среды использовались молекулы СО и Л^. Кроме указанных молекулярных сред использовались также пары йода [71, 72].
Во всех перечисленных работах использовались главным образом простейшие
* двухатомные молекулы. В последнее время делаются попытки применения в качестве нелииейно-оптнческих сред более сложных молекулярных соединений. В качестве таковых выступают предельные и непредельные углеводороды, ароматические соединения. Выполнены как теоретические [72, 73, 74, 75, 76], так и экспериментальные [65, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83] работы по исследованию нелинейно-оптических
ф свойств таких систем. Основным предметом исследований являются квадратичные
восприимчивости, а также поляризуемости этих соединений, находящихся в различных агрегатных состояниях.