非線性光學(xué)玻璃

非線性光學(xué)是激光出現(xiàn)后發(fā)展起來的科學(xué)，它的很多成果已經(jīng)應(yīng)用與科學(xué)研究與生產(chǎn)領(lǐng)域，而另一些鋅的現(xiàn)象仍是人們注目的研究課題。非線性科學(xué)的發(fā)展與非線性材料緊密相關(guān)。
隨著光通訊、信號處理和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)與裝備的發(fā)展，對于光子開關(guān)提出了實(shí)用化要求。這種由非線性材料做的開關(guān)具有款到聘禮范圍、不受電磁場感應(yīng)及開關(guān)速率快等優(yōu)點(diǎn)。非線性光學(xué)玻璃具有高的透明性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、快的響應(yīng)時間、低光學(xué)損耗及容易制造等特性，而成為光子開關(guān)的候選材料之一，吸引了越來越多的玻璃科學(xué)工作者。特別是繼半導(dǎo)體量子阱和超晶格材料出現(xiàn)以后，相當(dāng)大的努力集中在制備由玻璃骨架形成勢壘、由光子激發(fā)載流子的禁阻而產(chǎn)生量子尺寸效應(yīng)的半導(dǎo)體量子點(diǎn)玻璃復(fù)合材料方面。載流子的多維禁阻趨向于集中狀態(tài)密度成一個窄的光譜區(qū)，低維結(jié)構(gòu)（因多維阻形成）中振子強(qiáng)度的密集應(yīng)產(chǎn)生具有孤立吸收峰的激子共振以及由于三維禁阻效應(yīng)而在吸收譜線邊部產(chǎn)生藍(lán)移，這些效應(yīng)只有當(dāng)量子點(diǎn)大小接近或小于激子玻爾半徑時才會發(fā)生。這種電子和空穴在三維方向收到禁阻的零維納米結(jié)構(gòu)非線性光學(xué)材料具有異常的光學(xué)性能，在超快光學(xué)裝置中有著潛在的應(yīng)用前景，可望大大改進(jìn)供光電裝置。
特別是在過去幾年，光通訊和光子器件在1.3~1.55μm激光器材料和裝置方面的開發(fā)研究引起了人們極大關(guān)注，Pbs量子點(diǎn)玻璃因具有強(qiáng)三維量子禁阻效應(yīng)和高三階非線性極化率而被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)1.3μm激光發(fā)射的較理想材料，成為半導(dǎo)體量子點(diǎn)玻璃的重要發(fā)展方向，世界各國紛紛對這種玻璃的制備工藝和獲得玻璃的量子點(diǎn)效應(yīng)展開深入研究，并取得了大量科研成果。然而由于這種玻璃制成的有用裝置仍未出現(xiàn)。原因之一是玻璃中存在寬的PbS量子點(diǎn)大小分布、較多的空位、S2-與O2-置換而引起的缺陷和較低的量子點(diǎn)溶度，這顯然與玻璃的制備工藝和技術(shù)有關(guān)；原因之二是在激光輻照下，量子點(diǎn)玻璃因光化學(xué)過程而產(chǎn)生光暗化效應(yīng)。光暗化是激光輻照下的光化學(xué)過程，在激光輻照過程中及輻照以后，基體玻璃中的離子沉積在生產(chǎn)的量子點(diǎn)上，增大量子點(diǎn)的尺寸，從而減弱量子禁阻效應(yīng)。這兩方面的因素直接制約著光電子器件的發(fā)展。因此，含PbS量子點(diǎn)玻璃的制備技術(shù)與光暗化效應(yīng)研究仍然是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。