【摘 要】
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随着超快光学的快速发展,超快非线性光学材料已然成为非线性光学领域的一个重要发展方向。石墨烯作为一种性能优异的二维材料,不仅具有宽波段响应,高透射率等线性光学特性,也表现出诸多特殊的非线性光学性质,如可饱和吸收、光克尔、光热效应等。然而,超薄的结构属性也抑制了石墨烯薄膜的非线性光学效应,限制了其实际应用。石墨烯表面的功能化能够为石墨烯引入新的光学增强效应,拓展其非线性光学应用。因此,本论文以功能化石
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随着超快光学的快速发展,超快非线性光学材料已然成为非线性光学领域的一个重要发展方向。石墨烯作为一种性能优异的二维材料,不仅具有宽波段响应,高透射率等线性光学特性,也表现出诸多特殊的非线性光学性质,如可饱和吸收、光克尔、光热效应等。然而,超薄的结构属性也抑制了石墨烯薄膜的非线性光学效应,限制了其实际应用。石墨烯表面的功能化能够为石墨烯引入新的光学增强效应,拓展其非线性光学应用。因此,本论文以功能化石墨烯薄膜为研究对象,对其制备方法,结构表征及其非线性光学特性与应用开展了系列研究。主要研究内容如下:（1）羧基功能化氧化石墨烯可饱和吸收体的制备及其脉冲激光锁模应用。针对纯净石墨烯粉末难溶于水不利于石墨烯可饱和吸收体大面积制备的局限,通过对氧化石墨烯进行羧基功能化,并利用Langmuir-Blodgett膜技术制备了超薄,且超平整石墨烯基可饱和吸收体。对所制备的石墨烯薄膜进行了表征,证明该方法可获得大面积高光学质量的羧基功能化石墨烯可饱和吸收镜。非线性光学特性研究结果表明,该薄膜具有2.3%的调制深度和24.7 KW/cm~2的饱和吸收强度。将所制备的饱和吸收体插入不同激光腔型的Nd:Gd VO4固体激光器中,能够实现被动调Q及调Q锁模脉冲序列的稳定输出,其平均输出功率均达1W以上。（2）量子点功能化扭转双层石墨烯的高次谐波特性。为增强扭转双层石墨烯的非线性光学性质,采用量子点修饰石墨烯表面的方法,获得量子点修饰的扭转双层石墨烯薄膜。首先,采用低压化学气相沉积法制备形状规则的高质量扭转双层石墨烯。通过各种表征手段测量所制备的双层石墨烯的扭转角度。利用拉曼光谱表征技术间接证实扭转双层石墨烯结构中范霍夫奇点的存在,揭示其随着扭转双层石墨烯扭转角度变化的规律。基于量子点功能化扭转双层石墨烯结构初步探究了其三次谐波等非线性光学性质,分析了其非线性线性增强机理。
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