нантр

Дискуссия

Следующие комментарии Следует отметить, для УНТ объединенной оптического ограничения: (1) с нетронутой нанотрубки обладают главным образом NLS, большинство из нанотрубок объединенной материалов НЛО проявляют NLS эффект. Хотя в некоторых работах сообщается только оптического ограничения собственности на одну длину волны, скажем, 532 нм, что это правдоподобно, что большинство NLS доминируют системы нанотрубки имеют широкий ответ на длине волны оптического ограничения. В то время как эффект оптического ограничения до 1064 нм часто сообщалось о различных систем нанотрубки, предельная собственности на длинах волн больше 1064 нм не сообщалось до сих пор. С ограничением NLS природе, нанотрубки системы эффективно работать для лазерных импульсов нс до миллисекунды длительности. Для реализации ограничения мощности ультра-коротких импульсов от пс до фемтосекундного (фс) режима или низкой интенсивности непрерывный лазерный луч волны, необходимо использовать функциональные материалы для интеграции с УНТ.

(2) В целях применимых оптических устройств ограничения, связанные очевидным недостатком нанотрубок системы является то, что NLS существует только в жидких растворах. Представляя такие NLS эффектов в твердой матрице государство является большой проблемой, разработка оптических ограничителей с жидким наноматериалов будет инженерные проблемы. Так как предельные свойства системы УНТ очень чувствительны к структуре материала и экологические свойства, как показано в таблице 1, можно точно управлять и инженер весь ответ НЛО за определенный оптический limiters.84 С другой стороны, NLS могут сосуществовать с различными механизмами NLA, которые в целом расширяет свободу для проектирования универсальных оптических ограничителей. (3) функционализированных материалы CNT, существует два типа состояния, в котором нанотрубки и ее функциональных часть сосуществовать. В первом типе, нанотрубки рассматриваются отдельно от функциональных примесей. Нетрудно ожидать, что эффект от NLS нанотрубки могут сосуществовать очень хорошо с НОА из функциональных материалов и небольшой конфликт между NLS и NLA будет иметь место. Во втором типе, нанотрубки взаимодействуют с функциональными молекулами или полимеров ковалентных или нековалентных ван-дер-Ваальса. В этом случае два фрагментов будет иметь некоторые противоречивые эффекты, связанные с различными оптического ограничения mechanisms.61 ссылаясь на рис. 3, поглощение в значительной степени подавлена​​, когда рассеяние становится существенным. Тем не менее, пс быстрого реагирования из материалов, NLA и нс ответ от нанотрубки могут случайно избежать подобных конфликтов.

(4) Следует отметить, что свойство НЛО изучается уже новый аллотропия углерода, графен, гексагонально симметрично, ковалентно связанные 2D углерода monolayer.13 Совсем недавно, Wang и соавт. подготовил ряд неокисленных и defectfree графена дисперсии с большой численностью населения одно-и многослойных графенов, используя высокодоходные пилинг графена в жидком phase.14, 85 дисперсий графена обладают широкополосного оптического ограничения для нс импульсов на 532 и 1064 нм. Нелинейное рассеяние, происходящих из термически индуцированных растворителя пузырьки и микроплазмы, несет ответственность за это нелинейное поведение.Поверхностное натяжение растворителя оказывает сильное влияние на оптическое ограничение производительности графеновых дисперсий. В целом, графена обладают аналогичными оптическое ограничение ответ на это С60 и однослойных нанотрубок. Таким же образом, что 1D УНТ служат не только нелинейных рассеивается, но и в качестве основного материала для функциональных аналогов, эта уникальная 2D наноматериалов может быть перспективным хост для оптического ограничителя, а также для других фотонных устройств.Порфирина функциональными графена композитных был синтезирован Сюй и др. растворимые al.86 графена nanohybrid демонстрирует улучшение оптического ограничения в производительности по сравнению с С60.Сочетание нескольких нелинейных механизмов, т.е. RSA, MPA, NLS, а также фотоиндуцированного переноса электрона была предложена расширенная ответ НЛО. Кроме того, оптическое ограничение собственности оксид графена (GO) в DMF изучали Лю и др. al.87 RSA и MPA отвечают за ответ НЛО ГО решения под нс и пс иллюминации на 532 нм соответственно. Как и в УНТ, демонстрация графена для оптического ограничения делает графен и связанных с ним материалов, как новый класс наноматериалов для фотонных и оптоэлектронных наноустройств.

3.Поглотитель

Как мы знаем, лазерной и нелинейной оптики всегда дополняют друг друга.Изобретение лазера поспешил поставки нелинейной оптики от теоретического предсказания экспериментальных наблюдений. Внедрение NLO компонентов в лазерном резонаторе обратно контролирует и изменяет вывод производительность лазеров. В то время как многие неорганические и органические материалы с уникальными свойствами НЛО, были часто используются, чтобы понимать, добротности и синхронизацией мод для лазеров, наноматериалов редко встречаются на участие в модуляции лазерного до появления УНТ в качестве насыщающегося absorbers.88, 89 В этом разделе мы представляем УНТ практические и эффективные широкополосные материалов НЛО и их применение в сверхбыстрой импульса генерации и управления.

3.1 механизм

Лазерные источники производства нс к югу пс оптических импульсов является основным компонентом в портфеле ведущих производителей лазеров. Они размещены в различных приложениях, начиная от фундаментальных научных исследований пластической обработки материалов, из глазной хирургии для изготовления печатных плат, из метрологии обрезки электронных компонентов. Независимо от длины волны, большинство ультракоротких (пс-фс) лазерных систем используют режим ящике, то есть НЛО элемент называемый поглотителя, который превращает лазер непрерывного выходного сигнала в последовательность сверхкоротких оптических pulses.90-92 рис. 12 показана схема Принцип работы пассивного синхронизацией мод лазер с быстрым поглотителя. В резонатор лазера, общая прибыль остается постоянной, а полная потеря модулируется поглотителя. Усиление всегда меньше, чем потери в низком режиме интенсивности. При потере снижается меньше, чем выигрыш в очень короткий промежуток времени, чистая прибыль становится положительной, в результате генерации импульсов длительностью сравнима с окном.Быстро модуляции потерь осуществляется мгновенное изменение поглощения поглотителя. Ссылаясь на рис. 1 (б), поглотителя показывает intensitydependent поглощения: чем выше интенсивность инцидент, тем меньше поглощение. Таким образом, потери могут быть значительно снизилась, когда сигнал улучшается. Кроме того, она имеет важное значение для fastsaturable поглотитель, что время восстановления должно быть короче, чем длительность импульса.

По сравнению с активной синхронизацией мод техники, пассивный режим блокировки может генерировать гораздо более короткие импульсы, в результате более быстрой потери модуляции поглотителя. Основные требования для нелинейных материалов насыщающимся поглотителем являются, быстрое время отклика, сильная нелинейность, широком диапазоне длин волн, низкие оптические потери, высокой мощности, низкое энергопотребление, низкая стоимость и простота интеграции в оптической системе. Имеющиеся в настоящее время решения не отвечают всем этим требованиям. В настоящее время технологии, насыщающегося поглотителя часто используют несколько квантовых ям полупроводниковых гетероструктур в качестве насыщающегося поглотителя в виде полупроводникового насыщающегося зеркала поглотителя (SESAM) .93 Их производство включает в себя также установлено, но дорогостоящим и зачастую экологически агрессивный рост и упаковка процедур. Каждая конструкция имеет относительно небольшую полосу пропускания (порядка 100 нм), охватывающий узком диапазоне длин волн (? 800-1600 нм). УНТ и нанотрубок полимерных композитов есть потенциал, чтобы преодолеть все недостатки традиционной технологии. УНТ состоять только из атомов углерода, и можно рассматривать как слой графита свернутые в цилиндр. Их электронные свойства зависят от их диаметра и хиральности, т.е. угол закручивания вдоль оси трубки, которые могут быть определены по два целых числа с указанием кирального вектора. Можно вычислить энергию по сравнению с 1D плотности электронных состояний (DOS) УНТ помощью сильной связи зоны складные method.94 полупроводниковые трубки имеют ширину запрещенной зоны, которая изменяется обратно пропорционально их диаметра. Их DOS и поглощения представляют собой ряд сильных особенностей 1D. Рис. 13 (а) показан для DOS (10,0) зигзаг полупроводниковых однослойных УНТ, где острые пики обозначают ван Хова. Как указано стрелками на рис. 13 (а), электронные переходы между валентной зоны и зоны проводимости (а именно, v1/c1, v2/c2 и т.д.) приводит к widespectral-диапазон оптического поглощения характерны полосы поглощения. С типичные спектры поглощения УНТ на рис. 13 (б), видно, что характерно полос поглощения в ИК области связаны с переходами между первым и вторым ван Хова singularities.95 рис. 13 (с) показывает разрыв энергии в зависимости от диаметра, известного как Kataura plot.20, 96 Каждая точка соответствует другой пары целых чисел, следовательно, различные типы нанотрубок. Затененные окна indicatesthe регион представляет интерес для оптической связи, соответствующие 1300-1600 нм. Это требует нанотрубок с диаметром 0,8-1,3 нм (как показано сплошными линиями на рис. 13 (с)), которые легко доступны. CNTs†™ одномерности является основанием для их возможного применения в качестве быстрых оптических switches.97, 98 поглощения на данной длине волны создают пары электрон-дырка. Это приводит к заполнению полосы и поглощения насыщается. Дальнейшее увеличение мощности приводит к снижению общего поглощения или обесцвечивание образца. УНТ действительно сообщалось, что нелинейные поглотители и показать высокий третьего порядка нелинейной поляризуемости (с (3) z10 7†"10 10 ед) .19,45,97 вЂ" 99 важнейших физических свойств устройства сверхбыстрой является возбужденное carriers†™ релаксации скоростью.Быстрый распад возбужденных электронно-дырочной пары позволяет системе вернуться в линейный диапазон поглощения, и новых насыщения релаксационный цикл может начаться.CNT время восстановления по сути своей очень быстро и сильно зависит от того, поглощение в первом или втором электронных подзон.Отдых от второй подзоны гораздо быстрее (40 фс), чем в первом (10 пс). Пучков нанотрубок, с естественным полупроводниковых / металлический соотношение 2: 1,94 шоу еще быстрее динамики (суб-пс) за счет туннелирования носителей от полупроводниковых к металлическим трубами. Таким образом, в то время как многие keyapplications УНТ в электронике требуют отдельных труб с заданной хиральности для достижения оптимальной производительности, неконтролируемый хиральности УНТ типичный превращается одним из основных недостатков технологии CNT в один из ключевых элементов пассивной синхронизацией мод лазеров.

Перспективы

Обмен информацией и связи находится в самом центре нашей глобальной общества. Фотоника предоставляет инфраструктурные оборудование и технологические основы. Мировой спрос на фотонных инфраструктуры продолжает расти потрясающего 40% годовых, в то время как клиенты, очевидно, не готовы платить соответствующее увеличение расходов. Таким образом, потребность в оптических networkingalone для фотонных компонентов, которые отвечают критериям эффективности, а также экономические требования открывает двери для новых технологий, способных высокой доходности, низкая стоимость и, возможно, экологически чистые производства, обеспечивая при этом высокую производительность и позволяет уникальные функции. С theexcellent свойств и снижения цен, УНТ и УНТ композиты являются подходящими кандидатами для удовлетворения требований forthe следующего поколения фотонных компонентов. По существу, возможности применения углеродных нанотрубок и композитов УНТ выходит далеко за рамки оптических переключателей, оптических ограничителей и режим, шкафчики, т.е. гибкие прозрачные проводники, перенос заряда слоев светоизлучающих диодов и фотоэлементов.УНТ и УНТ композитов поэтому найти широкое применение не только в оптической связи и интегрально-оптических сетей, а также в биомедицинских приборов, химический анализ, timeresolved спектроскопии, зондирования окружающей среды, микроскопия и хирургии.