ATP2000：固態(tài)納米復(fù)合薄膜的寬帶光學(xué)限制性能研究
在激光技術(shù)飛速發(fā)展的今天，如何有效保護(hù)精密光學(xué)元件和人眼免受強(qiáng)激光損傷，已成為重要的科研課題。光學(xué)限制材料，能夠在激光強(qiáng)度過高時(shí)自動(dòng)降低透光率，是解決這一問題的關(guān)鍵。
在關(guān)于三氧化鎢-聚醇（乙烯醇）（WO3/PVA）固態(tài)納米復(fù)合薄膜的性能研究中，研究人員采用奧譜天成ATP2000系列光譜儀，為該復(fù)合薄膜的寬帶和強(qiáng)光學(xué)限制（OL）效應(yīng)研究提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。
研究亮點(diǎn)：高性能固態(tài)光學(xué)限制薄膜
該研究成功制備了不同濃度的WO?/PVA固態(tài)納米復(fù)合薄膜，并系統(tǒng)評估了其在紫外（355 nm）、可見光（532 nm）與近紅外（1064 nm）波段的非線性光學(xué)特性與光學(xué)限制性能。
實(shí)驗(yàn)裝置
圖1. 開孔Z-掃描實(shí)驗(yàn)裝置。BS：分束鏡，L1：凹透鏡，L2 和 L3：聚焦透鏡，S：WO/PVA 樣品，D1 和 D2：檢測器。
Z 掃描方法是測量各種材料的非線性折射率和 非線性吸收系數(shù)的最&常&用方法。使用 OA-Z掃描技術(shù)研究樣品的非線性光學(xué)特性，實(shí)驗(yàn)設(shè)置如圖1所示。Nd-YAG 脈沖激光器用作激光源，脈沖重復(fù)頻率為 10 Hz，脈沖寬度為4ns，波長為355、532和1064nm。激光束被分束器分成兩束，一束用作參考，另一束擴(kuò)束后聚焦在樣品上。探測器 D1 和 D2（熱釋電傳感器）分別用于收集和測量參考光束和通過薄膜傳輸?shù)墓馐?/span>
研究結(jié)果
圖2. PVA和WO3/PVA納米復(fù)合薄膜的光學(xué)吸收光譜。插圖：WO3/PVA納米復(fù)合薄膜的光學(xué)帶隙。
通過光纖光譜儀（ATP2000系列，Optosky） 測量 WO3/PVA薄膜的線性光學(xué)性能。
復(fù)合薄膜的光學(xué)吸收光譜如圖2所示。300nm附近的強(qiáng)吸收帶對應(yīng)于 PVA 的吸收帶。WO3膜具有寬吸收帶，其最大吸收峰位于約590nm處。
吸收光譜對應(yīng)于從價(jià)帶到導(dǎo)帶的電子激發(fā)，因此可以通過Tauc關(guān)系來確定WO3/PVA 納米復(fù)合薄膜的光學(xué)帶隙（E）。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
研究結(jié)果表明：
寬帶有效：該納米復(fù)合薄膜在紫外、可見和紅外波段均表現(xiàn)出強(qiáng)烈的光學(xué)限制效應(yīng)，尤其在355 nm紫外波段性能最為突出。
性能卓&越：薄膜的非線性吸收系數(shù)（β）遠(yuǎn)超此前報(bào)道的WO?納米顆粒懸浮液、氧化石墨烯、碳納米管等多種材料，顯示出巨大的應(yīng)用潛力。
機(jī)制明晰：其非線性效應(yīng)主要源于紫外和可見波段的自由載流子吸收，以及紅外波段的雙光子吸收。
為何選擇ATP2000？
高精度與穩(wěn)定性：確保吸收光譜數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與可靠，為定量分析奠定基礎(chǔ)。
靈活的光纖設(shè)計(jì)：便于集成到各種實(shí)驗(yàn)光路中，輕松完成對固態(tài)薄膜樣品的透射/吸收測量。
專業(yè)的數(shù)據(jù)支持：為材料的光學(xué)性能評估提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。
結(jié)語
這項(xiàng)研究成果彰顯了WO?/PVA固態(tài)納米復(fù)合薄膜作為高性能、寬帶光學(xué)限制器的巨大潛力，為開發(fā)新一代激光防護(hù)設(shè)備提供了有價(jià)值的材料選擇。
同時(shí)，也進(jìn)一步驗(yàn)證了奧譜天成ATP2000光譜儀在半導(dǎo)體檢測領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。
奧譜天成將繼續(xù)致力于為科研與工業(yè)用戶提供高性能的光譜檢測解決方案，助力科技創(chuàng)新，精準(zhǔn)捕捉每一束光的科學(xué)信息。
