一、新型光纤掺杂聚合物体系的研究（论文文献综述）
胡思琪[1]（2021）在《基于荧光纳米材料的新型光纤传感器设计与应用研究》文中研究说明物联网（IoT）品类在过去十几年中呈指数增长,并从各个方面显着重塑了人类生活。而兼具通信和传感功能的光纤传感器将逐步成为连接人与整个世界的桥梁。当前,丰富多样的光纤传感器可以为各种待测量提供理想且高性能的感知方案。值得注意的是,基于新型材料敏感涂层的光学传感器是光纤传感技术的发展趋向之一。本论文就将以荧光纳米材料与光纤技术相结合为出发点,深入研究基于荧光纳米材料的光纤器件的设计与应用,研制了基于量子点荧光纳米材料的微纳光纤气体传感器以及基于上转换纳米粒子荧光增强的微纳光纤相对湿度（RH）传感器,并提出了基于多粒度量子点荧光纳米材料的多参量光纤传感器设计。本论文首先简单介绍了本课题的研究背景与意义,分别概述了荧光纳米材料科学和光纤传感技术的研究现状,并列出本论文的主要研究内容和创新点。接着从三个方面探讨了如何有效地将荧光纳米材料应用于光纤传感技术,包括可适配荧光纳米材料的光纤结构及系统架构、基于荧光纳米材料的光纤器件的作用机制和原理以及基于荧光纳米材料的光纤器件的制备工艺。本论文研发了一种基于量子点荧光纳米材料的微纳光纤传感器,其具有微型化、质量轻、结构简单、可批量重复制备、响应快速、抗振动弯曲干扰等特点,可以实现超低浓度的乙醇蒸气探测。论文阐述了该传感器的结构原理和制备流程,并通过具体实验验证了该传感器的抗弯曲特性、灵敏度特性、温度响应特性和时间响应特性。另外,本论文还创新地自主研发了精准可控的光纤电动涂敷系统,实现了材料涂敷型光纤传感器的重复批量制备。本论文还提出并验证了一种基于上转换纳米粒子荧光增强的微纳光纤RH传感器。通过自主合成的纤维素液晶膜来增强上转换粒子荧光,大大提高了传感信号的信噪比和传感器灵敏度,且可抑制温度交叉敏感。通过具体实验验证了光信号信噪比的提升,以及传感器的灵敏度特性和温度响应特性。该工作为纤维素液晶膜这种天然的多孔周期性结构在光纤传感技术领域的应用提供了新思路,大大降低了高性能传感器的制备成本。论文最后提出了基于多粒度量子点荧光纳米材料的多参量光纤传感器设计。该结构主要包括多量子点掺杂的光子晶体光纤和复合光纤光栅。论文阐述了该传感器的结构设计和工作原理,并给出了可行的制备方案。通过一系列仿真分析对光子晶体光纤和复合光纤光栅进行了初步的优化设计。详细阐述了该传感器的多参量探测原理,并提出了进一步改进的优化构想,为更多种类的荧光纳米材料应用于光纤多参量传感探测提供了新思路。
孟佳琪[2]（2021）在《表界面调控提升石墨相氮化碳光催化氧化有机污染物性能研究》文中指出光催化氧化技术因其直接利用清洁的太阳能、反应条件温和、可以彻底矿化有机污染物且不产生二次污染等优异的性能,在环境修复领域呈现出了广阔的应用前景。光催化效率在很大程度上取决于光催化剂的性能。普遍使用的二氧化钛（Ti O2）光催化剂因其光氧化能力强、化学性质稳定和成本低廉等特点,目前已成功应用于各种有机污染物的降解。然而,Ti O2的光催化效率依然受限于其太阳能利用率低和量子效率差等缺点。因此,开发具有可见光响应的Ti O2替代型高效半导体光催化剂并研究其降解有机污染物性能已成为环境催化领域的研究热点课题之一。石墨相氮化碳（g-C3N4）具有独特的π–共轭结构、优异的化学稳定性、一定范围的可见光吸收响应和廉价易得等优点,被认为是新一代具有可见光响应的理想光催化剂的候选者,在光催化去除有机污染物领域呈现巨大的应用潜力。然而,体相g-C3N4存在比表面积小、光生载流子(e-CB和h+VB)复合几率高、光生空穴氧化能力较低和可见光区吸收范围较窄等缺点,使其可见光光催化降解有机污染物的效率较低。因此,本篇博士学位论文致力于通过调控g-C3N4表界面物理化学性质来改善其电子结构并优化其光生载流子产生–分离–迁移–转化性能,从而实现提升g-C3N4光催化氧化性能的目标。首先,设计新颖的原位制备路径,将与g-C3N4能带结构相匹配的氧化型半导体光催化剂(H3PW12O40和WO3)通过化学或氢键作用与g-C3N4相结合,成功构筑了基于g-C3N4的直接Z–型异质结光催化剂(H3PW12O40/g-C3N4和WO3/g-C3N4);此外,采用缺陷工程策略,成功制备出了钾离子和氮缺陷同时修饰的石墨相氮化碳（DN-K-CN）。然后,对以上催化剂的组成和结构、形貌、表面物理化学性质以及光吸收性质进行了详细的表征。最后,选用无光敏化效应的难降解挥发性有机污染物（VOCs）如苯、甲苯和间二甲苯（三苯废气）以及水中新兴酚类污染物如对乙酰氨基酚（APAP）和对羟基苯甲酸甲酯（MPB）为目标污染物,系统评价了以上制备的基于g-C3N4的新型光催化剂降解气相VOCs和水中有机污染物的性能,揭示了催化剂的表界面物理化学性质与光催化活性之间的关系,深入探讨了光催化反应的机理,合理推测了有机污染物的降解路径。论文的具体研究内容如下。1.设计溶胶–凝胶制备H3PW12O40/Si O2溶胶和浸渍–提拉制备H3PW12O40/g-C3N4薄膜两步过程,成功获得了H3PW12O40担载量分别为1.1%和3.2%的光纤负载H3PW12O40/g-C3N4薄膜。在模拟太阳光（320 nm<λ<680 nm）辐射下,系统评价了光纤负载H3PW12O40/g-C3N4薄膜降解气相苯、甲苯和间二甲苯的活性和循环使用性能。结果表明,在相对湿度为73%的空气气氛中,H3PW12O40/g-C3N4-3.2薄膜具有最优异的光催化氧化以上三苯废气的活性,其模拟太阳光光催化降解苯、甲苯和间二甲苯的表观一级速率常数分别是纯g-C3N4薄膜的2.42、1.75和3.67倍。H3PW12O40/g-C3N4薄膜优异的光催化活性源于在H3PW12O40/g-C3N4薄膜中,H3PW12O40与g-C3N4之间通过氢键和酸碱作用紧密结合,且二者能带结构相匹配,在模拟太阳光的辐射下,其表面光生载流子遵循独特的Z–型迁移机理,从而在有效促进光生载流子分离和迁移的同时,还分别保留了光生空穴和电子的强氧化和还原能力。因而,在光催化体系中产生了大量的活性氧物种如超氧自由基（·O2-）和羟基自由基（·OH）,这些活性氧物种对H3PW12O40/g-C3N4光催化降解三苯废气起主导作用;此外,将H3PW12O40/g-C3N4薄膜负载在光纤表面可显着增加活性位点与气相反应物分子之间的接触面积;而且,光纤独特的光传播方式同时还提高了光催化剂对光能的利用率。以上两个特点对H3PW12O40/g-C3N4薄膜光催化活性的提高也起到了重要的贡献。特别是,光纤负载H3PW12O40/g-C3N4薄膜具有优异的催化稳定性和重复使用性,其循环使用30次后未见活性损失,归因于H3PW12O40与g-C3N4以及Si O2骨架之间存在化学和氢键作用以及先进的催化剂薄膜制备技术。2.设计简单且环境友好的短链羧酸诱导超分子自组装–水热处理并结合热缩合路径,成功制备出了一系列具有丰富纳米孔结构的氧掺杂WO3/g-C3N4纳米片异质结光催化剂。通过改变短链羧酸的种类,实现了在一定程度上调控异质结光催化剂电子结构和形貌特征的目标。在可见光（400 nm<λ<680 nm）照射下,系统评价了WO3/g-C3N4降解水中新兴酚类污染物APAP和MPB的性能。结果表明,WO3/g-C3N4的可见光光催化活性显着高于体相g-C3N4、基于超分子自组装法制备的g-C3N4和WO3。其中,催化活性最高的乙酸诱导WO3/g-C3N4-AA异质结的光催化降解APAP和MPB的表观一级速率常数分别是体相g-C3N4的8.0和6.1倍,是乙酸诱导纯g-C3N4的5.5和5.4倍。通过活性物种捕获实验、光电化学实验和稳态荧光光谱分析,深入探讨了WO3/g-C3N4光催化活性提升的原因。首先,WO3和g-C3N4界面间通过氢键作用紧密结合,同时,WO3和g-C3N4能带结构相匹配。这两个因素更有利于形成直接Z–型电荷转移机理,从而在促进光生载流子分离的同时,还保留了位于g-C3N4导带上电子的强还原能力和位于WO3价带上空穴的强氧化能力。因而,在WO3/g-C3N4光催化体系中产生了丰富的·O2-和·OH自由基,它们对提高WO3/g-C3N4可见光光催化降解酚类污染物的活性起关键作用;此外,氧掺杂产生的自建电场也对光生载流子的分离起一定促进作用。最后,异质结催化剂独特的富孔纳米片结构为污染物降解反应提供了充足的活性位点,提高了催化剂的光能利用率并缩短了反应物的传质和扩散距离,因而对提高WO3/g-C3N4的光催化活性具有积极的贡献。WO3/g-C3N4还具有较高的光催化稳定性和循环使用性能,循环使用5次未见活性明显损失。3.设计原位酸诱导超分子自组装–水热处理结合KOH辅助热缩合路径,成功将钾离子和氮缺陷同时引入g-C3N4骨架中,获得了钾离子和氮缺陷共修饰的g-C3N4（DN-K-CN）。通过改变KOH的投加量,可实现对钾掺杂量和缺陷浓度的控制。在可见光（400 nm<λ<680 nm）辐射下,系统评价了DN-K-CN降解水中新兴酚类衍生物APAP和MPB的光催化性能。结果表明,DN-K-CN的光催化活性与钾掺杂量和缺陷浓度呈正相关;钾掺杂量最高和缺陷浓度最大的DN-K-CN-7.9呈现最高的可见光光催化氧化酚类污染物的性能,其光催化降解APAP和MPB的表观一级速率常数分别是基于超分子自组装法制备的g-C3N4的6.0和4.6倍。DN-K-CN优异的光催化氧化能力源于钾离子和氮缺陷的协同作用,在促进e-CB和h+VB的产生–分离–迁移–转化的同时,还加速了分子氧的活化进程,最终在反应体系中产生了大量的活性氧物种,如·O2-、·OH和单线态氧（1O2）。在这些活性氧物种和h+VB的共同作用下,目标污染物不仅可被降解还可被矿化。此外,钾离子和氮缺陷的共同作用可通过连续调节g-C3N4的价带和导带来调控其能带结构,拓宽可见光区吸收范围,并通过改变价带带边电位提高h+VB的光催化氧化有机污染物能力。因此,钾离子掺杂和氮缺陷的协同作用,优化了DN-K-CN的电子结构和能带结构,使其具有快速的e-CB和h+VB分离转化效率和强氧化能力,更有利于其光催化降解有机污染物活性的提升。DN-K-CN还具有较高的光催化稳定性和循环使用性能,循环使用5次未见活性明显损失。
周敏[3]（2021）在《用于光通信的MnO2可饱和吸收体及宽带发光镧系离子掺杂NaYF4纳米粒子的制备》文中研究说明随着光通信朝着大容量、高速率的趋势不断发展,各种光学器件的发展与更新换代受到研究人员的广泛关注。因此,提高器件性能的各种新型纳米光学材料随着纳米技术的迅猛发展而不断地涌现了出来。可饱和吸收体是被动调制脉冲光纤激光器的关键器件。二维结构的纳米材料因其具有宽波段饱和吸收特性、超快载流子动力学、光致漂白恢复时间短等性质,成为可饱和吸收体的优选材料,在构建新型被动调Q脉冲激光系统中发挥了重要的作用。然而,目前已经应用于被动调制脉冲激光系统中作为可饱和吸收体的一些二维纳米材料在性能上仍存在一些缺点,亟需研制新型二维纳米材料进一步提升可饱和吸收体的性能。例如,石墨烯的调制深度较低;二维拓扑绝缘体制备工艺复杂;大多数层状过渡金属二卤代物具有较大的带隙并且需要对缺陷进行复杂的调控,不宜用作可饱和吸收体;而黑磷的化学稳定性较差,在空气中很容易被氧化。因此,为了研制高质量的调Q脉冲激光器,我们一直致力于探索高性能新型二维材料可饱和吸收体。二维超薄层状Mn O2纳米片材料因其具有合适的带隙、较高的三阶非线性系数,较好的稳定性以及优异的电学和光学特性,适用于可饱和吸收体的制备。此外,镧系离子掺杂的聚合物基光波导放大器作为一种可集成的光学放大器,在通信系统小型化、集成化发展进程中扮演了举足轻重的角色。以镧系离子掺杂材料作为增益介质,可以在光放大器中获得相对较高的增益,因而在集成光通信领域中受到了广泛的研究。目前,由于铒掺杂的光放大器光放大波长位于C+L波段,正处于光通信的工作波段,因此对于铒单独掺杂的光波导放大器（EDWA）被广泛研究。但是随着网络通信需求爆炸式增长,如何拓展光放大器的工作波长已成为研究热点。在纳米粒子中共掺杂铒和铥离子可实现纳米粒子的发光波长覆盖S+C+L+U波段,满足以镧系离子掺杂材料作为增益介质制备宽带光放大器的需要。因此我们开展了铒和铥离子共掺杂纳米粒子的设计制备研究。探索发光峰位不同的镧系离子以何种浓度、何种比例共掺杂,实现纳米粒子的宽带发光,来拓展增益介质的有效带宽。本论文围绕以上两种光子学器件所需纳米材料进行了研究,获得了用于调Q激光器中的二氧化锰可饱和吸收体材料,以及用于有机光波导放大器作增益介质的铒铥共掺NaYF4纳米材料。具体研究内容如下:（1）为了探索新型的可饱和吸收体在多波段实现调Q脉冲的输出,我们围绕二氧化锰纳米片可饱和吸收体进行了研究。首先,利用氧化还原反应制备了Mn O2纳米片,然后将Mn O2溶液与羧甲基纤维素钠反应成膜,最后将反应物涂覆在石英载玻片基底上干燥后得到了Mn O2纳米片可饱和吸收体。我们利用电子显微镜:TEM、SEM、HRTEM,对生成的Mn O2纳米片的形貌和纳米结构进行了研究;通过EDX光谱判断出纳米片中元素均匀分布;通过吸收光谱的测试,发现Mn O2纳米材料在近红外光谱区（800～2200 nm）有较宽的光吸收;为了验证Mn O2纳米薄膜的饱和吸收特性,我们利用掺铒脉冲光纤激光器对Mn O2纳米片可饱和吸收薄膜的非线性传输特性进行了研究,得到中心波长为1558 nm,最大脉冲重复频率为92.35 k Hz,最大输出功率为17.18 m W,最短脉宽为1.26μs,以及信噪比为45 d B的稳定的调Q激光脉冲。该结果表明,Mn O2纳米片是产生调Q脉冲激光的优秀可饱和吸收体材料。（2）为了得到在近红外波段展宽宽、尺寸均匀、分散性好的纳米材料,我们在发光效率高的NaYF4基质材料中按一定比例掺入了红外发光覆盖C波段的激活剂铒离子、红外发光覆盖S、L波段的激活剂铥离子以及敏化剂镱离子。我们通过高温热分解法制备了两个系列不同浓度的铒铥共掺杂NaYF4纳米粒子,分别为NaYF4:20%Yb,0.1%Er,x%Tm和NaYF4:20%Yb,1%Tm,y%Er。我们利用TEM表征了纳米粒子的形貌和尺寸,发现制备的纳米粒子形貌较为均匀,晶体尺寸大约25 nm,分散性良好;通过XRD判断出制备的纳米粒子均为六角相。我们通过调控Tm3+和Er3+的浓度以及掺杂比例,在980 nm激光激发下测试了样品的下转换发射光谱,发现NaYF4:Yb,Tm,Er的发光强度和半高全宽（FWHM）随着Tm离子或Er离子浓度的增大出现先增大后减小的趋势。在Tm和Er的浓度比为10:1时,光谱的半高全宽比NaYF4:Yb,Tm和NaYF4:Yb,Er纳米晶的FWHM宽75 nm。这将对未来利用这种纳米材料制备光波导放大器中的聚合物增益介质,实现全光放大和短距离通信波段的展宽具有重要研究意义。
欧阳天昶[4]（2020）在《微晶玻璃回音壁模式微腔的设计与研究》文中认为微晶玻璃是用可控的方法在玻璃基质中可控地析出微晶。这种材料结合了晶体和玻璃的性能,在显示、激光、传感等多个领域都有重要的应用前景。回音壁模式微腔具有高品质因子（Q值）、小模式体积、结构简单等优点,其通过全内反射的方式将光限制在环形腔内产生共振,极大增强光与物质的相互作用,可用于实现低阈值激光器、高灵敏度传感器等重要应用。目前,尚未有将微晶玻璃制备成高Q值回音壁模式微腔,并研究其光学性能的工作报道。本文首次尝试将微晶玻璃与回音壁模式谐振腔相结合,探讨其设计原则,探究其制备方法,研究其光学性能。具体的研究内容包括以下几个方面:1、高Q值微晶玻璃回音壁模式谐振腔的设计与制备。高Q值是回音壁模式微腔应用的基础。微晶玻璃回音壁微腔中,微晶的析出会造成损耗的增加,进而降低微晶玻璃回音壁模式微腔的Q值。结合回音壁模式谐振腔的Q值计算理论和瑞利散射理论,我们探究了制备高性能、高Q值的微晶玻璃回音壁模式微腔的条件是微晶与玻璃基质折射率差≤0.05。同时确定了通过CO2激光器熔融制备回音壁模式微球腔的方法,这种方法可以最大程度上降低加工因素对微腔Q值的影响。2、Er3+掺杂氟氧化物微晶玻璃回音壁模式微腔光学性能研究。我们制备了符合上述条件的Er3+掺杂氟氧化物微晶玻璃,经适当热处理可析出Na YF4晶体,与玻璃基质的折射率差仅为0.05。且Na YF4晶体为Er3+离子提供了低声子能量的的环境,使其发光性质得到提升。用此成分玻璃制备的前驱体玻璃微球腔的Q值高达106。随着热处理温度升高,Na YF4晶体析出及长大,微晶玻璃微球腔的Q值逐渐下降,但都超过了105。经测试,所有微球腔都能实现1.5μm波段激光输出,且460 ℃热处理10 h后的微晶玻璃微球腔可以实现最低阈值和最高效率的激光输出,阈值低至350μW,比前驱体玻璃微球腔的低了2.5倍,斜率效率为1.57%,比前驱体玻璃微球腔的高了7倍。3、倍频微晶玻璃回音壁模式微腔光学性能研究。高Q值回音壁模式微腔内光场能量密度高,非常适用于研究非线性光学现象。Ba O-Ti O2-Si O2体系微晶玻璃经热处理可析出Ba2Ti Si2O8非线性微晶,且可以通过增加Si O2的掺量使玻璃由体析晶转变为面析晶。制备得到的体析晶及面析晶倍频微晶玻璃微球腔输出的倍频强度较相应的块状玻璃都有数量级的提高。且面析晶微晶玻璃微球腔倍频效率最高,这主要的原因是在面析晶微球腔中,光场与微晶的反应更加彻底,从而实现了更高的倍频光输出。
韩江丽[5]（2020）在《小分子掺杂有机晶体的长余辉发光性能和应用研究》文中进行了进一步梳理目前,无机长余辉发光材料的研究已经取得了长足的发展,国内外研究者已经开发出大量的无机长余辉材料。相比于无机长余辉发光材料,有机长余辉发光材料因价格低廉、合成简便、生物相容性好、柔性以及功能团易修饰等优点而成为了当前研究的重点和热点。同时,由于有机晶态长余辉材料具有非晶态有机长余辉材料所不具备的诸多优点,使得有机晶态长余辉材料无论是在设计制备、机理研究,还是应用方面均具有很重要的研究价值。本文深入研究了D-A体系有机小分子长余辉晶体材料的可控制备、光物理性能及其余辉发光机理,并探讨了其在防伪和生物成像上的应用潜力。主要内容如下:1、我们首次利用两种廉价易得的有机小分子在室温下通过简单的超声制得D-A体系的长余辉晶体材料,余辉时间大于6 s。之后重点研究了制备出的掺杂晶体的热稳定性、电化学性能和光物理性能,并对其余辉发光机理做了分析。实验所选用的给体分子2,7-二-（N,N-二苯基氨基）-9,9-二甲基-9H-芴（DDF）和受体分子2,8-二（二苯基氧膦基）二苯并噻吩（PPT）具有很好的热稳定性,可以制备出具有单晶结构的掺杂晶体。通过一系列光物理分析可知,掺杂晶体的长寿命余辉发光可能主要来源于电荷分离态的延迟荧光发光和DDF的磷光发光。2、我们在保持受体分子不变的情况下,通过控制给体分子的掺杂量和给体分子种类来调控掺杂晶体的余辉时间和颜色。实验和光物理分析表明,室温溶液超声法制备D-A体系有机小分子长余辉晶体材料具备如下规律:给体和受体分子能级要相互匹配,可以构成D-A体系;单个给体分子的结构要小于受体分子晶体结构的最大空隙;给体分子的光物理性质会影响所制备的D-A体系的光物理性质,所以可以通过给体分子的选择来调控余辉的时间和和颜色;给体的掺杂量也会影响余辉时间;通过选择能级和分子结构都可以与D-A体系有机长余辉晶体材料相匹配的染料分子,那么就有望调控体系的余辉颜色和时间。这些研究结果和规律为制备D-A体系有机长余辉晶体材料提供了一些新的设计思路。3、在前期工作的基础上,我们进一步探索小分子有机长余辉晶体材料的应用价值。我们将制备出的余辉时间可调的D-A体系有机小分子长余辉晶体材料应用于防伪和生物成像。因为防伪材料既需要达到防伪的目的,又不能造成信息的泄露,所以防伪材料选择了余辉时间为6 s的掺杂晶体,防伪效果优异;将余辉时间为25 min的掺杂晶体应用于生物成像,体现了其很好的潜在应用价值。
刘旺旺[6]（2020）在《有机分子聚集激光研究》文中指出微型化是激光技术发展的重要方向。有机微纳激光具有柔性易加工、激发态可控等优点,在化学、生物和光信息处理等应用领域备受关注。本论文基于“聚集激光”概念,以有机分子作为范例,通过调控聚集的方式、路径,实现了有机微纳激光的性能调控和动态感知。聚集激光是指通过聚集作用,使不发光或发光效率低的增益材料在聚集过程中发光效率显着增加,转变为高光学增益的激光介质,同时聚集过程中形成谐振腔,在泵浦作用下实现激光出射。论文围绕聚集激光的实现、性能优化与调控、传感应用等开展研究,取得的主要成果如下:1. 基于聚集激光概念,探索了低阈值、高Q值的聚集激光的多种实现方式,即液相自组装、光固化和分子自聚集。利用聚集过程中范德华力作用下分子运动受限导致发光增强的机理,以四苯基乙烯-氟化硼二吡咯（TPE-BODIPY）和苯并噻二唑修饰的乙烯氰基衍生物（BPMT）分子聚集为例,实现了液相自组装的聚集激光。TPE-BODIPY分子在聚集后发光强度提高7倍;聚集的微球在激光泵浦下实现了阈值为0.266 MW cm-2、Q值为3090的激光发射。BPMT分子在聚集后,同时实现发光增强和谐振腔自发形成,实现了阈值为17.1 k W cm-2、Q值约4000的深红-近红外（745 nm）聚集激光。在光固化实现聚集激光方案中,TPE-BODIPY分子在光固化后发光强度增加15倍,形成高增益的激光材料;同时由于光固化作用聚集形成微柱腔,在激光泵浦下实现了阈值为28.8k W cm-2、Q值为2300的激光输出。利用发光分子在聚集过程中产生新的激发态能级和激光谐振腔,同时相应的发光效率显着增加,从而实现了基于分子自聚集的激光。聚集过程中,高度极化的3-（N,N-二苯基胺）-11-氮杂苯并蒽酮（CNDPA）分子自发地从溶液聚集到聚合物微球中,CNDPA分子内电子给体和电子受体之间的轨道交叉角度减小,其发光效率从0.5%迅速增大至38%,实现了低阈值(3.0 k W cm-2)、高Q值（～4200）的深红-近红外聚集激光。2. 聚集激光性能优化,实现了高掺杂浓度、高光稳定性、单纵模发射的高品质有机微纳激光。通过有机分子结构设计与聚集程度优化,获得了两类高掺杂与高光稳定性的聚集激光,其中黄绿光聚集激光的掺杂浓度超过10 wt%、光稳定性大于5.4×104脉冲数;深红-近红外聚集激光的掺杂浓度超过22 wt%、光稳定性大于107脉冲。此外,发展了具有高稳定性、可大规模制备微纳尺度单纵模激光的新方法:通过聚集过程中引入腔内损耗,实现了低阈值(2.08 k W cm-2)、高边模抑制比（20.3 d B）的单纵模聚集激光;利用结构光纤作为聚集模板,实现了边模抑制比为22.9 d B,中心波长位于735.6 nm的单纵模聚集激光,克服了微纳操作制备耦合腔中重复性与稳定性差的缺点。3. 聚集激光性能调控,制备了波长大于700 nm的可调谐微纳激光。利用CNDPA中氮原子与溶液中氢质子的可逆氢键相互作用,导致聚集过程中的CNDPA构象变化,激发态分子驰豫到能量更低的扭曲的分子内电荷转移（TICT）态,激射波长发生显着的红移（从720 nm改变为760 nm）,实现了近红外波长可调谐的聚集激光。通过温度调制有机分子聚集过程中的弱相互作用,从而显着改变增益介质的折射率,实现了波长从737.3 nm到739.7 nm连续可调的单纵模可调谐聚集激光。4. 基于微纳尺度下聚集微腔的高灵敏响应特性,探索了聚集激光在高灵敏度的化学传感、温湿度传感等方面的应用。利用溶液中过氧化氢（H2O2）与聚合物分子的吸附作用,导致聚集激光的腔长发生变化,激光波长随H2O2浓度增大而发生线性红移,实现了溶液中H2O2浓度的传感检测,相应的探测灵敏度为5.06 wt%nm-1。利用温度调节聚集微腔的折射率变化,实验得到了激光发射波长与温度变化的对应关系,实现了灵敏度为-0.14 nm K-1的单纵模温度传感。利用湿度对聚集的影响,基于BPMT分子的自组装微半球谐振腔,制备得到了灵敏度为37.3 pm（%RH）-1的湿度传感器。
罗浩洋[7]（2020）在《锰掺杂光功能材料及其复合光纤的探索研究》文中研究说明光纤作为材料的一维形态,是优异的光学研究和光学器件平台,极大地促进了科技与社会的发展进步。伴随着功能材料的研发升级和光纤制备工艺的不断精进,涉及材料、结构或功能集成的新型复合光纤已成为光纤波导的重要研究方向,在光纤激光、光学传感、特殊照明、生物医疗等领域具有广阔的应用前景。过渡金属锰（Mn）离子具有多种价态,其掺杂发光材料可表现出各种特殊的发光性质,并可为基质结构的调控优化提供探针作用。因此锰掺杂发光材料具有独特的研究价值及应用优势,有望用作前驱体材料探究制备复合光纤。本课题针对复合光纤在余辉特殊照明、光学温度传感的研究应用现状及发展潜力,分别探索相关的锰掺杂新型无机光功能材料的研制组成,研究锰离子在相应材料中的发光性质。其次,尝试探明材料的结构与性能间的构效关系,阐释相应内在机理。随后,开展所研制材料的光纤化前期工作,为后续复合光纤的实际拉制铺平道路。具体研究内容及结果如下:（1）发现了一系列可覆盖红至近红外发光波段（530-830 nm）的新型Mn2+掺杂锗酸盐余辉发光功能玻璃。基于非晶体材料结构连续性的特质,采用简单可行的拓扑策略进行结构调控,成功增强光致发光及余辉性能,将余辉持续时间从30分钟延长至超过24小时。相关电子缺陷的密度增加,且其深度由0.69、0.78和0.83 e V逐渐加深到0.80、0.85和0.90 e V。多种表征手段表明,成分调整改变了玻璃结构网络的规则交联程度,促进了Mn2+在合适格位的掺入和稳定,并改善了带隙和缺陷分布情况,从而有效提升了余辉性能。而缺陷的可能归属不仅源于结构的固有缺陷,还源于Mn2+光氧化引起的缺陷。结合各种因素,我们详细阐述了余辉调节及其发光机制。这些结果加深对结构、缺陷与性能间依赖关系的理解,为合理设计具备持久余辉或高效发光的功能材料提供有意义的借鉴。（2）发现了一种可用于光学温度传感的Mn4+掺杂新型深红色荧光粉La Ti Sb O6:Mn4+,系统探究其物相结构和发光性能。该荧光粉具有峰值位于683 nm的特殊单峰窄带发光（半峰宽为31 nm）,其吸收带宽广而强烈。我们进一步研究确定了Mn4+的最优掺杂浓度及浓度猝灭机理,并通过晶体场理论和时间分辨光谱分析揭示了Mn4+的晶场格位取代情况及结构-性能关系。对La Ti Sb O6:Mn4+在0-478 K温度范围的荧光热猝灭特性进行表征,系统评估其光学特性与温度的依赖关系,阐释相应的热猝灭机理。结果表明,利用Mn4+的荧光寿命可在273-418 K区间进行灵敏的光学温度传感,测温范围广且覆盖最相关温度区间（273-373 K）,相对灵敏度SR最高可达2.75%K-1。同时设置高温高湿环境检验样品优良的稳定性及化学惰性。这些结果呈现了La Ti Sb O6:Mn4+在光学探温领域的应用潜力,为后续材料的复合研究奠定了基础。（3）开展具备余辉功能复合光纤的前期探究。首先设置图案显示及组织透过性测试探讨呈现所研制Mn2+掺杂余辉玻璃的应用前景。基于此进行大块玻璃的设计制备,探索确定相关熔制流程,消除气泡、条纹等因素对光纤的影响,并简单检验经优化后大块玻璃的拉丝性能。相关实验结果表明该玻璃体系有望作为纤芯前驱体材料,并有助于推进复合光纤的设计及最终拉制。（4）开展具备光学温度传感功能复合光纤的前期探究。模拟复合光纤的材料构成,使用低温烧结工艺探究La Ti Sb O6:Mn4+与玻璃的Pi G复合情况。鉴于荧光粉优良的稳定性,其嵌入玻璃后可与基质良好共存,无明显界面反应。其Pi G复合产品的探温性能在继承La Ti Sb O6:Mn4+的基础上有了有趣的提升,SR可达3.01%K-1。此外,概念性地设计YAG:Ce3+和La Ti Sb O6:Mn4+共同嵌入玻璃基质中制成Pi G复合材料,利用Ce3+与Mn4+不同的发光峰位及热猝灭性质成功实现基于Ce3+/Mn4+非热耦合能级荧光强度比FIR以及Mn4+荧光衰减寿命的双模式探温（298-398 K）。FIR探温模式SR可达1.61%K-1,具有优异的可重复性。玻璃基质提供的空间隔离环境可有效抑制能量转移,保证探温功能的稳定、无串扰运行。实验表明,La Ti Sb O6:Mn4+荧光粉满足作为纤芯材料的性能条件;通过拓扑复合途径,可为合理设计完善多模式测温材料及其他多功能组合拓展了视野,为后续低温拉制晶体-玻璃复合光纤提供重要参考。
陈廷阔[8]（2020）在《聚合物光学微纳纤维的制备及信号传输研究》文中研究说明光学微纳纤维,包括玻璃微纳纤维、无机半导体微纳纤维、金属微纳纤维、有机小分子微纳纤维、聚合物微纳纤维等一维微纳结构,是构筑微纳光子器件最基本的组成单元。拥有优异传输性能的聚合物微纳纤维不断涌现,很大程度上丰富了聚合物光子领域的研究。开发出拥有复杂功能的聚合物光子器件是该领域的重要发展方向,尤其是微纳尺度的聚合物光子器件。为了实现聚合物微纳纤维功能的多元化,并且开拓聚合物微纳纤维的种类和类型,本研究提出了在聚合物微纳纤维中掺杂功能染料。通过直接掺杂的技术手段,在保持拥有掺杂聚合物微纳纤维的良好光波导特性和较好的机械韧性的前提下,实现聚合物微纳纤维的多功能化。利用光波导技术手段探究微纳纤维内部光信号与物质相互作用,与此同时,用不同掺杂的微纳纤维构筑光波导异质结。研究功能异质结的理论基础和工作原理,从而为构筑光波导异质结提供新的方案。本研究利用直接拉制法制备了三个体系的掺杂纤维,分别是罗丹明6G掺杂聚苯乙烯微纳纤维、羧基荧光素掺杂聚苯乙烯微纳纤维和螺吡喃荧光素掺杂聚合物微纳纤维。对三种掺杂微纳纤维进行了结构表征和光学表征,结果表明:三种微纳纤维均为外貌光滑没有明显缺陷和掺杂染料没发生聚团显现,并且掺杂微纳纤维的荧光特性和光波导特性均表现优良。本论文利用三种掺杂微纳纤维构筑两种功能光波导异质结,分别是波长转换功能异质结和发光可调功能异质结。利用微操作台构筑了四种光波导波长转换功能异质结,对四种光波导异质结的光学特性进行了探究,我们将波长为442nm的激光耦合进我们构建的异质结,异质结的主干掺杂荧光素的微纳纤维为输入端,异质结的分支掺杂罗丹明6G微纳纤维为输出端。经过实验表明,完成了从主干的绿光到分支的红光的波长转换。发光可调功能异质结利用螺吡喃/荧光素掺杂微纳纤维和螺吡喃掺杂微纳纤维构筑光波导异质结,系统的研究了该光波导异质结的的结构和光学特性。因为螺吡喃的光学特性,我们通过控制辐照激光对异质结的主干纤维发光情况进行有效控制。当进行紫外光辐照后,异质结的主干发出红色荧光;当通过可见波长光辐照后,异质结的主干发出绿色荧光。最后,本文对这种可控的发光现象进行了理论分析,两种荧光分子是通过分子间高效的能量转移实现荧光颜色控制。该类功能化聚合物微纳纤维及构筑的光学器件为实现光子器件多功能化提供了新的契机。
朱晏阳[9]（2020）在《光纤荧光传感和光纤随机激光材料的制备及性能研究》文中研究表明自从光纤被提出可用于信息传输以来,光纤已成为必不可少的信息材料。与传统的信息传输介质相比,光纤传输具有重量轻,损耗低,频带宽,保真度高,抗干扰能力强的优点。因此,基于光纤衍生出了很多热门的研究领域,其中光纤荧光传感器和光纤随机激光引起越来越多研究者的注意。将荧光传感技术与光纤相结合构建的光纤荧光传感器具有尺寸小、重量轻等优点,且能够在线实时进行多组分分析物的检测。本论文借助分子印记技术,制备了一种对D-天冬氨酸（D-Asp）具有特异性识别能力的光纤荧光传感材料,并就其传感性能进行了表征分析。另外,依据随机激光的产生机理,通过对普通石英光纤包层表面改性,制备了能够泵浦产生光纤随机激光的聚合物-石英复合光纤,并对其性能进行基本研究。主要研究内容如下:1.通过文献调研和理论分析研究了苝酰亚胺衍生物（PBIs）的光学响应行为。讨论了 PBIs peri位取代和bay位取代对其本身性质的影响。然后,将2-（二甲胺）乙胺引入1,7-二取代的苝酰亚胺（1,7-PBIs）的peri位,形成在酸性条件下具有荧光恢复性质的光诱导电荷转移（PET）分子。再通过与对羟基苯甲酸烯丙酯在1,7位的Ullmann反应,合成了反应活性单体PBIM。测量了 PBIM在CH3CN/H2O的混合溶液中的pKa值,以及对苦味酸（PA）和D-Asp的荧光响应,实验证明PBIM的荧光恢复机制主要是同pKa相近的酸性物质之间形成的酸碱结合物抑制了苝核和叔胺之间的光致电荷转移过程。实验结果还显示单体PBIM具有较高的荧光响应恢复性能。最后,我们用三烯丙基异氰尿酸酯、烷烃二硫醇和PBIM/D-Asp配合物在同轴聚合物光纤（CYPOF）的端部形成D-Asp印记聚合物（MIP）膜制备分子印记聚合物光纤荧光传感材料（MIP-CYPOF）。与非分子印记聚合物光纤荧光传感材料（NIP-CYPOF）的传感性能相比,MIP-CYPOF具有简化检测策略、提高荧光传感材料的选择性和可回收性等优点。2.通过合成两种PBIs分子:DPP和DCP,研究其吸收和荧光发射光谱。发现DPP溶液中存在近场散射增强效应,并尝试将其应用于光纤随机激光中。利用浸涂吸附法制备以DPP作为染料的聚合物-石英复合光纤,其中纤芯为石英,包层为DPP掺杂的PEO。利用532nm激光侧向泵浦该复合光纤的复合区域,结果发现,随着泵浦能量的增加,荧光出现窄化却未产生光纤随机激光。并且尝试多种改善方式仍未能产生随机激光。分析其原因,DPP中的弱散射作用可能不足以在复合光纤中产生随机激光。因此,我们将研究目标转移到常见的激光染料PM597上,就其基本的吸收和发射等光学性能做了相关探究,并利用相同的方法制造了以PM597作为染料的聚合物-石英复合光纤,其中包层替换为PM597掺杂的PEO。同样采用侧向泵浦,结果表明,在聚集浓度以下时只有荧光,而处于聚集浓度以上时,泵浦复合光纤就产生了光纤随机激光。此种结果也证实了我们对于普通常见光纤外部改性的设想。其后,我们通过更换聚合物材料继续研究RFL,但是介于种种原因,没有产生和PEO类似的结果。最后我们就PM597掺杂PEO制备成的复合光纤的随机激光的稳定性做了相关研究。实验结果显示了该复合光纤具备优异的稳定性和光纤随机激光的可重复性,并未出现漂白现象。
蓝碧蛟[10]（2020）在《基于纤芯熔融法制备新型功能光纤的研究》文中指出近年来国内外新型功能光纤的研究进入一个快速发展的阶段,例如超宽带、高增益的玻璃光纤;具有丰富光电性质的半导体光纤;结构功能复合化的有机物复合光纤等等。纤芯熔融法（MIT）作为适用性最广的光纤制备方法,推动了新型功能光纤的发展。目前,该方法针对极端条件制备光纤和拉制过程中组分扩散的研究分析较少。针对此问题,本文采用MIT法制备了三种特殊的晶体（YVO4、KNb O3、Cr:Ga2O3）衍生光纤,通过研究和利用光纤中的组分扩散制备了组分和结构在纤芯区域呈一定梯度分布的光纤,发现光纤表现出特殊的光学性质,研究为制备新型功能光纤提供了一种新的思路和方法。本论文取得的主要研究成果如下:（1）制备了可空间选择性析出YVO4微晶的YVO4晶体衍生光纤。光纤具有完好的芯-包结构,初步制备的光纤传输损耗较大。通过元素分析和拉曼光谱表征,证明光纤纤芯和包层之间存在明显的元素扩散,纤芯为玻璃态的YVO4+Si O2。利用热处理和连续激光诱导的手段在光纤中析出YVO4微晶,并实现光纤的整体和空间选择性析晶,制备YVO4微晶玻璃光纤。（2）制备了组分和光学性质梯度分布的梯度光纤。过渡金属Nb具有丰富的光学性质,我们选用KNb O3晶体作为纤芯材料,石英作为包层材料,制备了Si O2+Nb2O5体系的玻璃光纤。在前驱体光纤中,[Nb O6]集中且相对均匀的分布在纤芯中心,而由于扩散在纤芯和包层的界面区域同时有少量分布,[Nb O6]的浓度猝灭效应使得光纤具有环状发光的现象。通过热处理,纤芯中[Nb O6]的发光效率提高,同时[Nb O6]具有更加明显的梯度分布,环状发光区域扩展。利用这个现象我们演示了所制备光纤用于指示不可见红外激光。（3）制备了纤芯具有彩色环状发光现象的Cr掺杂Ga2O3陶瓷衍生光纤。所制光纤尺寸接近标准单模光纤,芯-包结构完好,同时具有较好的导光性能。通过元素分布和拉曼光谱分析,证明有部分Si O2扩散进纤芯区域,衍生光纤为Si O2+Ga2O3玻璃光纤。在光纤中仅测得Cr3+离子650～900 nm波段的发光。由于发生扩散,Ga、Si等元素在光纤中呈一定的梯度分布,在紫外光激发下光纤具有环状的彩色发光。通过调整热处理制度,可以在芯-包界面区析出Ga2O3微晶,环状彩色发光现象变得更加明显。
二、新型光纤掺杂聚合物体系的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、新型光纤掺杂聚合物体系的研究（论文提纲范文）
（1）基于荧光纳米材料的新型光纤传感器设计与应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 荧光纳米材料概述 |
| 1.3 光纤传感器概述 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 1.5 本论文的主要创新点 |
| 2 基于荧光纳米材料的光纤传感器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于荧光纳米材料的光纤器件架构及原理 |
| 2.2.1 光纤类型和传感系统架构 |
| 2.2.2 荧光纳米材料与光纤的作用机制 |
| 2.3 基于荧光纳米材料的光纤器件制备工艺 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于量子点荧光纳米材料的微纳光纤传感器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 传感器原理及制备工艺 |
| 3.3 传感器性能评估 |
| 3.3.1 测试系统搭建及样品表征 |
| 3.3.2 传感器性能测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于上转换纳米材料荧光增强的微纳光纤传感器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 传感器结构及工作原理 |
| 4.3 传感器制备与性能分析 |
| 4.3.1 传感器的制备流程 |
| 4.3.2 传感器性能测试与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于多量子点荧光纳米材料的多参量光纤传感器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 传感器结构设计 |
| 5.3 传感器的结构计算与优化 |
| 5.3.1 光子晶体光纤设计 |
| 5.3.2 复合光纤光栅优化计算 |
| 5.4 传感器的多参量感知原理 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间申请的专利 |
（2）表界面调控提升石墨相氮化碳光催化氧化有机污染物性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光催化概述 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 半导体光催化基本原理 |
| 1.1.3 影响半导体光催化剂活性的因素 |
| 1.1.4 半导体光催化技术在环境和能源领域的应用 |
| 1.2 石墨相氮化碳光催化剂 |
| 1.2.1 石墨相氮化碳光催化剂概述 |
| 1.2.2 石墨相氮化碳光催化机理 |
| 1.2.3 提高石墨相氮化碳光催化活性的新策略 |
| 1.2.4 石墨相氮化碳光催化剂在环境和能源领域的应用 |
| 1.3 基于杂多酸的光催化剂 |
| 1.3.1 杂多酸光催化剂概述 |
| 1.3.2 负载型杂多酸在光催化领域的应用 |
| 1.4 三氧化钨光催化剂 |
| 1.4.1 三氧化钨光催化剂概述 |
| 1.4.2 提高三氧化钨光催化活性策略 |
| 1.4.3 三氧化钨光催化剂在环境和能源领域的应用 |
| 1.5 课题选题目的及意义 |
| 1.6 技术路线 |
| 第二章 光纤负载杂多酸/石墨相氮化碳薄膜的设计制备及其光催化降解三苯废气性能研究 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 试剂与仪器 |
| 2.2.2 催化剂薄膜制备 |
| 2.2.3 光催化反应 |
| 2.2.4 光电化学实验 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 光催化剂薄膜的制备与表征 |
| 2.3.2 催化剂薄膜光催化性能评价 |
| 2.3.3 光催化降解机理研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 酸诱导超分子自组装合成三氧化钨/石墨相氮化碳异质结及其光催化降解水中新兴酚类污染物性能研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 试剂与仪器 |
| 3.2.2 催化剂制备 |
| 3.2.3 光催化反应 |
| 3.2.4 光电化学实验 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 催化剂表征 |
| 3.3.2 光催化性能评价 |
| 3.3.3 光催化机理研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 钾掺杂和氮缺陷同时修饰石墨相氮化碳的设计制备及其光催化降解水中新兴酚类污染物性能研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 试剂与仪器 |
| 4.2.2 催化剂制备 |
| 4.2.3 光催化反应 |
| 4.2.4 光电化学实验 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 催化剂表征 |
| 4.3.2 光催化性能评价 |
| 4.3.3 光催化机理研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论、创新点与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.2.1 课题研究创新 |
| 5.2.2 研究思路创新 |
| 5.2.3 研究方法创新 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间公开发表论文及着作情况 |
（3）用于光通信的MnO2可饱和吸收体及宽带发光镧系离子掺杂NaYF4纳米粒子的制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光通信的发展 |
| 1.2 光通信器件 |
| 1.2.1 光纤激光器 |
| 1.2.1.1 可饱和吸收体 |
| 1.2.1.2 可饱和吸收体材料 |
| 1.2.1.3 可饱和吸收体聚合物材料 |
| 1.2.2 光放大器 |
| 1.2.2.1 光纤放大器 |
| 1.2.2.2 光波导放大器 |
| 1.3 本论文的主要内容及其研究意义 |
| 第二章 基于二氧化锰纳米片可饱和吸收体的掺铒脉冲激光器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 二氧化锰纳米片可饱和吸收体的制备与表征 |
| 2.2.1 二氧化锰纳米片可饱和吸收体的制备 |
| 2.2.1.1 反应试剂及实验仪器 |
| 2.2.1.2 二氧化锰纳米片的制备 |
| 2.2.1.3 二氧化锰纳米片可饱和吸收体的制备 |
| 2.2.2 表征手段 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 样品的形貌及结构表征 |
| 2.3.1.1 电子显微镜和原子力显微镜 |
| 2.3.1.2 能量色散X射线光谱仪 |
| 2.3.1.3 X射线衍射 |
| 2.3.2 二氧化锰纳米片可饱和吸收体的宽带光学性质表征 |
| 2.3.2.1 吸收光谱 |
| 2.3.3 二氧化锰纳米片可饱和吸收体的非线性传输特性 |
| 2.3.4 基于二氧化锰纳米晶可饱和吸收体的掺铒调Q光纤激光器 |
| 2.3.4.1 实验装置 |
| 2.3.4.2 实验结果讨论与分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 NaYF_4:Yb,Tm,Er纳米材料的制备与表征及其宽带下转换发光性质 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 NaYF_4: 20%Yb,x%Tm,0.1%Er纳米粒子的制备与表征及其宽带下转换发光性质 |
| 3.2.1 NaYF_4: 20%Yb,x%Tm,0.1%Er纳米粒子的制备与表征 |
| 3.2.1.1 化学试剂 |
| 3.2.1.2 实验仪器 |
| 3.2.1.3 高温热分解法制备NaYF_4: 20%Yb,x%Tm,0.1%Er纳米粒子 |
| 3.2.1.4 表征手段 |
| 3.2.2 结果与讨论 |
| 3.2.2.1 样品的结构及形貌表征 |
| 3.2.2.2 样品的光学性质表征 |
| 3.3 NaYF_4:20%Yb,1%Tm,y%Er纳米材料的制备与表征及其宽带下转换发光性质 |
| 3.3.1 NaYF_4:20%Yb,1%Tm,y%Er纳米粒子的制备与表征 |
| 3.3.1.1 化学试剂 |
| 3.3.1.2 高温热分解法制备β-NaYF_4:20%Yb,1%Tm,y%Er纳米粒子 |
| 3.3.1.3 表征手段 |
| 3.3.2 结果与讨论 |
| 3.3.2.1 样品的形貌及结构表征 |
| 3.3.2.2 样品的光学性质表征 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 结论与展望 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（4）微晶玻璃回音壁模式微腔的设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微晶玻璃 |
| 1.2.1 光学微晶玻璃的设计原则 |
| 1.2.2 微晶玻璃的制备方法 |
| 1.2.3 透明微晶玻璃研究概况 |
| 1.3 回音壁模式微腔 |
| 1.3.1 回音壁模式微腔研究进展 |
| 1.3.2 回音壁模式微腔的激发方式 |
| 1.3.3 回音壁模式微腔的应用 |
| 1.4 本论文的选题意义和研究内容 |
| 第二章 回音壁模式谐振腔的特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 回音壁模式的渐进公式和特征方程 |
| 2.3 微球腔的基本参数 |
| 2.4 回音壁微腔高Q值的重要性 |
| 第三章 高Q值微晶玻璃回音壁微腔的设计与制备 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高Q值微晶玻璃回音壁微腔的设计 |
| 3.3 高Q值微晶玻璃回音壁模式微腔的制备 |
| 3.3.1 微晶玻璃回音壁模式微腔的制备方法 |
| 3.3.2 锥形光纤的制备方法 |
| 第四章 Er~(3+)掺杂氟氧化物微晶玻璃回音壁微型激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 块状样品制备及表征 |
| 4.2.1 样品的制备 |
| 4.2.2 样品的表征 |
| 4.2.3 结果与讨论 |
| 4.3 Er~(3+)掺杂微晶玻璃回音壁模式微球腔激光 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 二阶非线性微晶玻璃回音壁模式微腔研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 块状样品制备及表征 |
| 5.2.1 样品的制备 |
| 5.2.2 样品的表征 |
| 5.2.3 结果与讨论 |
| 5.3 小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（5）小分子掺杂有机晶体的长余辉发光性能和应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 无机长余辉发光材料 |
| 1.2.1 无机长余辉材料的分类和发光机理 |
| 1.2.2 无机长余辉材料的制备方法和应用领域 |
| 1.3 有机长余辉发光材料 |
| 1.3.1 有机发光原理 |
| 1.3.2 有机长余辉发光材料的分类 |
| 1.4 有机长余辉发光材料的应用领域 |
| 1.4.1 余辉OLED |
| 1.4.2 防伪 |
| 1.4.3 光记录 |
| 1.4.4 传感器 |
| 1.4.5 生物成像 |
| 1.5 本论文的选题依据及意义 |
| 第2章 有机小分子长余辉晶体PPT:DDF的制备及其光物理性能的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂和材料 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 实验方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 材料的热稳定性 |
| 2.3.2 材料的电化学性质 |
| 2.3.3 理论计算 |
| 2.3.4 材料的晶体表征 |
| 2.3.5 材料的光物理性质 |
| 2.3.6 掺杂晶体PPT:DDF的发光机制 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 D-A体系有机小分子长余辉晶体材料的可控制备及其余辉发光机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂和材料 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 实验方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 材料的热稳定性 |
| 3.3.2 材料的电化学性质 |
| 3.3.3 理论计算 |
| 3.3.4 材料的晶体表征 |
| 3.3.5 材料的光物理性质 |
| 3.3.6 有机小分子掺杂晶体的发光机制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 D-A体系有机小分子长余辉晶体材料在防伪、生物成像中的应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂和材料 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.2.3 实验方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料的热稳定性 |
| 4.3.2 材料的晶体表征 |
| 4.3.3 材料的光物理性质 |
| 4.3.4 掺杂晶体PPT:DDF在防伪上的应用 |
| 4.3.5 掺杂晶体PPT:DMFLTPD在生物成像上的应用 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
（6）有机分子聚集激光研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 有机微纳激光 |
| 1.3 有机微纳激光研究进展 |
| 1.3.1 低阈值有机微纳激光 |
| 1.3.2 高品质有机微纳激光 |
| 1.3.3 波长可调谐的有机微纳激光 |
| 1.3.4 高灵敏的有机微纳激光传感应用 |
| 1.4 目前存在的主要问题 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 1.5.1 本论文的研究目的及意义 |
| 1.5.2 本论文的主要研究工作 |
| 第二章 聚集激光的初步实现 |
| 2.1 聚集激光 |
| 2.2 基于TPE-BODIPY的自组装聚集激光实现 |
| 2.2.1 TPE-BODIPY的聚集性质 |
| 2.2.2 自组装聚集激光的实现 |
| 2.3 基于BPMT的自组装聚集激光实现 |
| 2.3.1 BPMT的光物理性质 |
| 2.3.2 自组装聚集激光的实现 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 低阈值聚集激光的实现 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于光固化的低阈值聚集激光实现 |
| 3.2.1 基于光固化聚集过程的发光增强 |
| 3.2.2 基于光固化的聚集激光实现 |
| 3.3 基于分子自聚集的低阈值聚集激光实现 |
| 3.3.1 CNDPA的光物理性质 |
| 3.3.2 基于界面张力的光学微腔实现 |
| 3.3.3 基于分子自聚集的聚集激光实现 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 聚集激光的性能优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 高掺杂与高光稳定性的聚集激光实现 |
| 4.2.1 基于TPE-BODIPY的高掺杂与高光稳定性聚集激光 |
| 4.2.2 基于CNDPA-C12的高掺杂与高光稳定性聚集激光 |
| 4.3 单纵模聚集激光的实现 |
| 4.3.1 基于损耗型微腔的单纵模聚集激光 |
| 4.3.2 基于耦合腔的单纵模聚集激光 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 聚集激光的性能调控 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于质子化控制的波长可调谐聚集激光 |
| 5.2.1 基于质子化CNDPA的聚集激光实现 |
| 5.2.2 近红外波长可调谐的聚集激光 |
| 5.3 基于温度场控制的单纵模可调谐聚集激光 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 聚集激光的传感应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于自组装聚集激光的H2O2传感应用 |
| 6.3 基于聚集激光的温度传感 |
| 6.3.1 多模温度传感 |
| 6.3.2 单纵模温度传感 |
| 6.4 基于微半球聚集激光的湿度传感应用 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（7）锰掺杂光功能材料及其复合光纤的探索研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 复合光纤 |
| 1.2.1 复合光纤概述 |
| 1.2.2 复合光纤的应用及研究进展 |
| 1.2.3 复合光纤的主要研究问题 |
| 1.3 锰离子掺杂材料 |
| 1.3.1 Mn~(2+)和Mn~(4+)离子的相关性质 |
| 1.3.2 Mn~(2+)离子的相关性质及其掺杂材料的研究进展 |
| 1.3.3 Mn~(4+)离子的相关性质及其掺杂材料的研究进展 |
| 1.4 本研究课题的目的和内容 |
| 1.4.1 本研究课题的目的及意义 |
| 1.4.2 本研究课题的主要内容 |
| 1.5 本课题的项目来源 |
| 第二章 样品制备与测试表征 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 实验样品制备方法 |
| 2.2.1 玻璃样品制备 |
| 2.2.2 荧光粉及玻璃陶瓷样品制备 |
| 2.2.3 大块玻璃及光纤制备 |
| 2.3 实验设备 |
| 2.4 测试表征手段及其相应仪器设备 |
| 2.4.1 紫外-可见吸收光谱 |
| 2.4.2 漫反射光谱 |
| 2.4.3 光致发光光谱 |
| 2.4.4 扫描电子显微镜 |
| 2.4.5 X射线衍射分析 |
| 2.4.6 拉曼光谱 |
| 2.4.7 傅里叶红外光谱 |
| 2.4.8 核磁共振波谱和电子顺磁共振波谱 |
| 2.4.9 热释光光谱 |
| 2.4.10 X射线光电子能谱分析 |
| 2.4.11 热分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 具有红到近红外长余辉发光的Mn~(2+)掺杂新型锗酸盐玻璃的性能优化及结构调控研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 样品制备 |
| 3.2.2 样品测试及表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 Mn~(2+)掺杂锗酸盐玻璃长余辉发光性能的优化 |
| 3.3.2 Mn~(2+)掺杂锗酸盐玻璃结构及光谱性质的演变 |
| 3.3.3 余辉增强机理及缺陷来源 |
| 3.3.4 余辉发光过程 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 具有高荧光热敏性能的LaTiSbO_6:Mn~(4+)的发光特性及耐温耐湿性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2 样品测试及表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 LaTiSbO_6:Mn~(4+)的晶体结构与微观形貌 |
| 4.3.2 LaTiSbO_6:Mn~(4+)的光谱特性分析 |
| 4.3.3 Mn~(4+)离子能级的晶场与格位占据分析 |
| 4.3.4 LaTiSbO_6:Mn~(4+)的发光热敏特性探究 |
| 4.3.5 LaTiSbO_6:Mn~(4+)的耐温耐湿性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 复合光纤的初步探索研究 |
| 5.1 具备余辉功能复合光纤的初步制备探究 |
| 5.1.1 引言 |
| 5.1.2 样品制备与表征 |
| 5.1.3 余辉发光锗酸盐玻璃的应用展示 |
| 5.1.4 纤芯大块玻璃的制备研究 |
| 5.1.5 下一步工作计划 |
| 5.2 具备温度传感功能复合光纤的前期复合探究 |
| 5.2.1 引言 |
| 5.2.2 样品制备与表征 |
| 5.2.3 LaTiSbO_6:Mn~(4+)与玻璃基质的复合设计 |
| 5.2.4 复合产品的光谱及温度传感性能检验 |
| 5.2.5 下一步工作计划 |
| 5.3 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（8）聚合物光学微纳纤维的制备及信号传输研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 光学微纳纤维的研究背景与现状 |
| 1.2.1 玻璃微纳纤维 |
| 1.2.2 无机半导体微纳纤维 |
| 1.2.3 金属微纳纤维 |
| 1.2.4 有机小分子微纳纤维 |
| 1.3 聚合物微纳纤维及其纤维光子学应用 |
| 1.3.1 聚合物微纳纤维的材料 |
| 1.3.2 聚合物微纳纤维的制备方法 |
| 1.3.3 聚合物微纳纤维的光学性质 |
| 1.4 本课题的科学意义与研究内容 |
| 第二章 波长转换功能光波导异质结的构筑及光子学性能 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 罗丹明6G和羧基荧光素的主要特性 |
| 2.3 罗丹明6G和荧光素分别掺杂聚合物微纳纤维的制备 |
| 2.4 罗丹明 6G 和荧光素掺杂聚合物微纳纤维的表征 |
| 2.5 波长转换功能光波导异质结的构筑和结构表征 |
| 2.6 波长转换功能光波导异质结的光学表征 |
| 2.6.1 波长转换功能光波导异质结的波导特性及传输机理 |
| 2.6.2 波长转换功能光波导异质结的荧光特性 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 发光可调功能聚合物微纳纤维的光子学性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 螺吡喃的主要特性 |
| 3.3 螺吡喃\荧光素掺杂聚合物微纳纤维的制备 |
| 3.4 螺吡喃功能化的荧光素掺杂聚合物微纳纤维的表征 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 发光可调功能光波导异质结的构筑及光子学性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 发光可调功能光波导异质结的构筑和结构表征 |
| 4.2.1 发光可调功能光波导异质结的构筑 |
| 4.2.2 发光可调功能光波导异质结的结构表征 |
| 4.3 发光可调功能光波导异质结的光学表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（9）光纤荧光传感和光纤随机激光材料的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤 |
| 1.2.1 光纤简介和分类 |
| 1.2.2 光纤传感技术 |
| 1.3 光纤荧光传感 |
| 1.3.1 荧光材料 |
| 1.3.2 荧光传感简介 |
| 1.3.3 光纤荧光传感的介绍 |
| 1.4 光纤随机激光 |
| 1.4.1 随机激光 |
| 1.4.2 光纤随机激光介绍 |
| 1.4.3 光纤随机激光的应用及存在的问题 |
| 1.5 研究目的与意义 |
| 参考文献 |
| 第二章 特异性检测D-天冬氨酸的光纤荧光传感材料的构建及性能分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂和仪器 |
| 2.2.2 对羟基苯甲酸烯丙酯的合成 |
| 2.2.3 单体PBIM的合成 |
| 2.2.4 光纤荧光D-天冬氨酸传感材料的制备 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 PBIM单体的合成与表征 |
| 2.3.2 Peri位响应PBI单体的荧光恢复响应表征 |
| 2.3.3 D-天冬氨酸光纤荧光传感器的构建及表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 聚合物-石英复合光纤的随机激光 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂和设备 |
| 3.2.2 N,N'-二[3-(异丁基笼型低聚倍半硅氧烷)丙基]苝酰亚胺(DPP)的合成 |
| 3.2.3 聚合物-石英复合光纤随机激光的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（10）基于纤芯熔融法制备新型功能光纤的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤制备方法 |
| 1.2.1 管棒法 |
| 1.2.2 双坩埚法 |
| 1.2.3 改良的化学气相沉积法 |
| 1.2.4 纤芯熔融法 |
| 1.2.5 其它制备方法 |
| 1.3 新型功能光纤的研究进展 |
| 1.3.1 新型玻璃复合光纤 |
| 1.3.2 半导体光纤 |
| 1.3.3 晶体光纤 |
| 1.3.4 有机物复合光纤 |
| 1.4 本课题的研究目的与意义 |
| 1.5 本课题的主要内容 |
| 第二章 实验原料及研究方法 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.3 材料测试表征方法和设备 |
| 2.3.1 拉曼光谱 |
| 2.3.2 扫描电子显微镜 |
| 2.3.3 电子探针X射线显微分析 |
| 2.3.4 荧光光谱 |
| 2.3.5 光学显微镜 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 钒酸钇晶体衍生光纤 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光纤制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 钒酸钇晶体衍生光纤微观结构和元素分布 |
| 3.3.2 热处理诱导钒酸钇晶体衍生光纤析晶 |
| 3.3.3 连续激光诱导钒酸钇晶体衍生光纤析晶 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 铌硅酸盐梯度光纤的制备及其环状发光现象 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光纤制备 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 铌硅酸盐梯度光纤的组分和结构分布 |
| 4.3.2 铌硅酸盐梯度光纤光学性质及环状发光形成原理 |
| 4.3.3 可见环状光束用于红外激光指示的简化演示 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 铬掺杂氧化镓陶瓷衍生光纤制备及其彩色环发光现象 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品制备 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 铬掺杂氧化镓粉末的光学性质 |
| 5.3.2 铬掺杂氧化镓陶瓷衍生光纤组成和结构表征 |
| 5.3.3 铬掺杂氧化镓陶瓷衍生光纤的光学性质 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
四、新型光纤掺杂聚合物体系的研究（论文参考文献）
- [1]基于荧光纳米材料的新型光纤传感器设计与应用研究[D]. 胡思琪. 浙江大学, 2021(01)
- [2]表界面调控提升石墨相氮化碳光催化氧化有机污染物性能研究[D]. 孟佳琪. 东北师范大学, 2021(09)
- [3]用于光通信的MnO2可饱和吸收体及宽带发光镧系离子掺杂NaYF4纳米粒子的制备[D]. 周敏. 吉林大学, 2021(01)
- [4]微晶玻璃回音壁模式微腔的设计与研究[D]. 欧阳天昶. 华南理工大学, 2020(02)
- [5]小分子掺杂有机晶体的长余辉发光性能和应用研究[D]. 韩江丽. 天津大学, 2020(01)
- [6]有机分子聚集激光研究[D]. 刘旺旺. 华南理工大学, 2020(01)
- [7]锰掺杂光功能材料及其复合光纤的探索研究[D]. 罗浩洋. 华南理工大学, 2020
- [8]聚合物光学微纳纤维的制备及信号传输研究[D]. 陈廷阔. 广东工业大学, 2020(06)
- [9]光纤荧光传感和光纤随机激光材料的制备及性能研究[D]. 朱晏阳. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [10]基于纤芯熔融法制备新型功能光纤的研究[D]. 蓝碧蛟. 华南理工大学, 2020(02)