跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(44.192.94.177) 您好!臺灣時間:2024/07/21 17:24
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:林昭平
研究生(外文):Chao-Ping Lin
論文名稱:以Z-scan探討透明奈米懸浮粒子在甘油水溶液中平衡態下的非線性光學反應
論文名稱(外文):Investigation of the Nonlinear Optical Response of the Transparent Nanoparticle Suspension in Glycerol Solution in Steady State Using the Z-scan Technique
指導教授:石明豐
指導教授(外文):Ming-Feng Shih
口試委員:朱士維鄭建宗
口試委員(外文):Shi-Wei ChuChien-Chung Jeng
口試日期:2013-07-24
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:物理研究所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:英文
論文頁數:30
中文關鍵詞:非線性光學奈米粒子Z-scan熱透鏡Soret效應
外文關鍵詞:nonlinear opticsnanoparticleZ-scanthermal lensSoret effect
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:121
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
奈米懸浮溶液 (nanoparticle suspension) 非線性光學反應的研究已經有大約30年的歷史。 其中自聚焦 (self-focusing) 的研究可始於1982年A. Ashkin成功地在奈米懸浮液中利用光的梯度力場 (optical gradient force) 形成光孤子 (soliton). 而此種自聚焦的光也可利用Soret效應 (Soret effect) 在較低的入射光強度下形成。

這篇論文主要是利用Z-scan探討透明奈米懸浮粒子在甘油水溶液中平衡態下的非線性光學反應。在文章一開始,我們會先提出一個模型探討在光壓 (radiation pressure) 作用是否有可能在此懸浮液中形成自聚焦的光。在做了兩道雷射對打在懸浮液的實驗後,我們認為光壓不是主要的因素。但因實驗結果有圓對稱,因此我們假設由非線性效應引起的折射係數變化分布可視為是徑向距離的函數。為了了解這個分布,我們架設Z-scan的實驗並對不同樣本進行特徵曲線的測量。與理論得到的特徵曲線比較,我們認為觀察到的現象是一熱透鏡 (thermal lens) 加上Soret效應的組合。而其中也指出在溶液裡有奈米粒子的情況下,Soret效應是主要的非線性現象。最後,我們利用在此次實驗中學到的原理提出一種方法來得到單純由奈米粒子在溶液中造成的正規化穿透率變化 (normalized transmittance)。


The nonlinear optical response of the nanoparticle suspension has been a subject of interest for about three decades. For self-focusing, it can be dated back to $1982$ when A. Ashkin demonstrated the optical gradient force can give rise to self-trapped beams. Such self-focusing can also arises from the Soret effect, which can be achieved with much lower peak intensity when the particle size in the suspension is of the order of nanometer.

In this thesis, we focus on the nonlinear optical response of the transparent nanoparticle suspension in glycerol solution using Z-scan technique. In the beginning, we propose a model to investigate the possibility of the self-focusing induced by the radiation pressure. A counter-propagating experiment shows the radiation force is not the dominant mechanism. But the experimental results possess radial symmetry. Therefore, we make the assumption that the refractive index change of the nonlinear optical response is a function of radial distance from the center of the laser beam. To investigate the form of this distribution, we set up a Z-scan experiment and obtain characteristic curves of various samples. Comparing these curves with that obtained from theoretical results, we suggest the dominant mechanism is a combination of the thermal lens and the Soret effect. Also, the results show that the Soret effect is the major nonlinear effect when there are nanoparticles in the solution. Finally, we discuss a way to extract the dynamics of the nanoparticle based on the principle of the Z-scan experiment.

口試委員會審定書 i
致謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
1 Introduction.....................................1
1.1 Motivation...................................1
1.2 Z-scan.......................................7
1.3 Thermal Lens................................12
1.3.1 Parabolic Lens........................13
1.3.2 Aberrant Lens.........................14
1.4 Soret Effect................................16
2 Experiment......................................18
2.1 Experimental Setup..........................18
2.2 Experimental Method.........................19
2.3 Experimental Results and Discussion.........20
3 Summary and Future Work.........................26
Bibliography......................................28

[1] A.Ashkin, J. M. Dziedzic, and P. W. Smith. Continuous-wave self-focusing and self-trapping of light in artificial kerr media. Opt. Lett., 7:276, 1982.
[2]Y. Lamhot, A. Barak, O. Peleg, and M. Segev. Self-trapping of optical beams through thermophoresis. Phys. Rev. Lett., 105:163906, 2010.
[3] M. Sheik-Bahae, A. A. Said, and E. W. Van Stryland. High-sensitivity, single-beam n_2 measurements. Opt. Lett., 14:955, 1989.
[4] M. Sheik-Bahae, A. A. Said, T. H. Wei, D. J. Hagan, and E. W. Van Stryland. Sensitive measurement of optical nonlinearities using a single beam. IEEE J. Quantum Electron., 26:760, 1990.
[5] C. Hu and J. R. Whinnery. New thermooptical measurement method and a comparison with other methods. Appl. Opt., 12:72, 1973.
[6] R. W. Boyd. Nonlinear Optics. Acad. Press, 2nd edition, 2003
[7] J. P. Gordon, R. C. C. Leite, R. S. Moore, S. P. Porto, and J. R. Whinnery. Long transient efects in laser with inserted liquid samples. J. Appl. Phys., 36:3, 1965.
[8] C. A. Carter and J. M> Marris. Comparison of models describing the thermal lens effect. Appl. Opt., 23:476, 1984.
[9] S. J. Sheldon, L. V. Knight, and J. M. Thorne. Laser-induced thermal lens effect: new theoretical model. Appl. Opt., 21:1663, 1982.
[10] S. Duhr and D. Braun. Thermophoretic depletion follows Boltzmann distribution. Phys. Rev. Lett.,96:168301, 2006.
[11] S. Fayolle, T. Bickel, S. Le Boiteux, and A. Wurger. Thermodiffusion of charged micelles. Phys. Rev. Lett., 95:208301,2005.
[12] Alois Wuger. Transport in charged colloids driven by thermoelectricity. Phys. Rev. Lett., 101:108302, 2008.
[13] S. Duhr and D. Braun. Why molecules move along a temperature gradient. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 103:19678, 2006.
[14] S. Iacopini, R. Rusconi, and R. Piazza. The "macromolecular tourist": Universal temperature dependence of thermal diffusion in aqueous colloidal suspension. Eur. Phys. J. E, 19:59, 2006.
[15] M. Braibanti, D. Vigolo, and R. Piazza. Does thermophoretic mobility depend on particle size? Phys. Rev. Lett., 100:108303, 2008.
[16] S. A. Putnam, D. G. Cahill, and G. C. L. Wong. Temperature dependence of thermodiffusion in aqueous suspension of charged nanoparticles. Langmuir, 23:9221, 2007.
[17] N. Ghofraniha, G. Ruocco, and C. Conti. Collective thermal diffusion of silica colloids studied by nonlinear optics. Langmuir, 25:12495, 2009.
[18] K. J. Zhang, M. E. Briggs, R. W. Gammon, J. V. Sengers, and J. F. Douglas. Thermal and mass diffusion in a semidilute good solvent-polymer solution. J. Chem. Phys., 111:2270, 1999.
[19] R. Piazza and A. Guarino. Soret effect in interacting micellar solution. Phys. Rev. Lett., 88:208302--1, 2002.
[20] S. alves, A. Bourdon, and A. M. Figueiredo Neto. Generalization of the thermal lens model formalism to account for thermodiffusion in a single-beam Z-scan experiment: Determination of the Soret coefficient. J. Opt. Soc. Am. B, 20:713, 2003.
[21] S. E. Bialkowski. Photothermal Spectroscopy Methods for Chemical Analysis. Wiley, 1996.
[22] D. R. Lide and Ed.. CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press: Boca Raton, 90th edition, 2009.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. 13 .林永謀,「實務上關於起訴事實(犯罪事實)同一性判斷之基準-兼評最高法院八十六年度台非字第一八七號判決要旨」,法官協會雜誌創刊號,1999年6月。
2. 12 .何賴傑,「論連續犯適用範圍之極端限縮,乃至幾近於廢除-德國聯邦最高法院刑事大法庭裁定之影響」,刑事法雜誌第39卷第5期,1995年10月。
3. 9 .李聖傑,「投票行賄罪的犯罪性質-兼評最高法院99年度第5次刑事庭會議(一)決議意旨」,高大法學論叢第7卷第1期,2011年9月。
4. 3 . 甘添貴,「數罪併罰之概念與根據」,月旦法學雜誌第61期,2000年6月。
5. 2 . 王紀軒,「密醫罪或業務過失犯罪-以新時代診所為例」,高大法學論叢第6卷第2期,2011年3月。
6. 1 . 王紀軒,「論多次施用毒品行為之處斷」,刑事法雜誌第53卷第3期,2009年6月。
7. 14 .林鈺雄,「跨連新舊法之施用毒品行為—兼論行為單數與集合犯、接續犯概念之比較」,臺灣本土法學雜誌第84期,2006年7月。
8. 15 .林鈺雄,「新刑法總則與新同一案件-從刑法廢除牽連犯、連續犯論訴訟上同一案件概念之重構」,刑法修正後之罪數與同一案件問題研討會,2005年5月。相同文章亦刊於:月旦法學雜誌第122期,2005年7月。
9. 16 .吳坤山,「從日本刑法廢止連續犯規定論我國刑法關於連續犯規定之妥當性」,刑事法雜誌第34卷第3期,1990年6月。
10. 18 .吳景欽,「連續犯牽連犯刪除後於刑事程序之影響」,法令月刊第56卷第6期,2005年6月。
11. 19 .吳耀宗,「刑法罪數論與競合論之判斷標準之辨正」,軍法專刊第58卷第1期,2012年2月。
12. 21 .柯耀程,「連續犯存廢爭議之思辯」,法學叢刊第42卷第4期,1997年9月。
13. 22 .翁玉榮,「從單一關係談案件單一性在刑事訴訟上之效果」,中央警察大學法學論集第7期,2002年12月。
14. 23 .高金桂,「數罪併罰之修正與檢討」,月旦法學雜誌第92期,2003年1月。
15. 26 .許玉秀,「一罪與數罪之分界—自然的行為單數」,臺灣本土法學雜誌第46期,2003年5月。