光限幅过程和机制的数值模拟及分析方法开题报告

1. 研究目的与意义

1.本课题的研究背景、目的及意义背景：光限幅技术是基于非线性光学原理实现激光防护的技术。

光限幅材料能够保护精密的光学元件和人眼被激光损伤，这种材料已经越来越多地受到科学家的关注。

近年来，各种各样的具有光限幅的材料已经被广泛应用于科研领域和人们的日常生活实践中，如无机纳米粒子，有机小分子，高聚物以及新型碳类材料等。

2. 研究内容和预期目标

2．本课题主要研究内容和预期目标研究内容：材料的光限幅特性对于高强度脉冲激光的防护具有重要的应用价值。

为了评估材料基于非线性光学性质的激光防护性能，通常都需要对其进行光限幅测试，通过对比材料在不同入射能量的激光脉冲下的透过率，来分析得到材料的非线性吸收性能。

本论文针对光限幅测试技术，基于matlab环境发展一套纯数值模拟方法，通过引入三阶非线性吸收系数，模拟不同入射能量下，材料的非线性吸收特性，并得到不同厚度样品的透过率。

3. 研究的方法与步骤

3．本课题拟采用的研究方法、步骤研究方法：在研究过程中以理论研究为主，采用一套较为完整的从原理分析、数值仿真模拟及拟合实验数据，分析实验结果，得出最佳研究方案。

调研现有的光限幅材料的发展情况，通过matlab数值模拟得到选定材料厚度下不同入射能量的透过率，以及选定入射能量下不同材料厚度的透过率，并分析总结数值参数对最终结果的影响，得出结论。

步骤：1．查阅文献资料，了解非线性光限幅材料的研究现状；认真学习matlab数值模拟软件；2．学习光学非线性吸收的相关理论，通过引入三阶非线性吸收系数，建立理论模型。

4. 参考文献

4．本课题主要参考文献[1] DINI D, CALVETE M J F, HANACK M. Nonlinear Optical Materials for the Smart Filtering of Optical Radiation [J]. Chem Rev, 2016, 116(22): 13043-233.[2] XIAO Z G, SHI Y F, SUN R, et al. Ultrafast broadband optical limiting in simple pyrene-based molecules with high transmittance from visible to infrared regions [J]. Journal of Materials Chemistry C, 2016, 4(21): 4647-53.[3] XINGZHI W, WENFA Z, LEI S, et al. Conjugated twistacene as high-performance optical limiting material for ultrafast broadband laser protection [J]. 红外与激光工程, 2019,11:1103001[4] NIU R, WANG Y, WU X, et al. D-π-A Type Pyrene Derivatives with Different Push-Pull Properties: Broadband Absorption Response and Transient Dynamic Analysis [J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2020,[5] SHEN L, LI Z, WU X, et al. Ultrafast broadband nonlinear optical properties and excited-state dynamics of two bis-chalcone derivatives [J]. RSC Advances, 2020, 10(26): 15199-205.

5. 计划与进度安排

5．本课题的具体进度安排（包括序号、起迄日期、工作内容）一、2022.12.06 — 2022.02.28指导教师与学生联系，学生根据要求收集资料；二、2022.03.01 — 2022.03.05指导教师下达毕业任务书；三、2022.03.06 — 2022.03.12完成并提交开题报告；四、2022.03.15— 2022.06.04进行论文的理论推导和数据处理；五、2022.04.19 — 2022.04.30进行中期检查；六、2022.05.10 — 2022.05.21完成论文初稿；七、2022.05.24 — 2022.06.04根据指导教师的修改意见对论文进行修改；八、2022.05.31 — 2022.06.11指导教师写出评语，并完成毕业论文评阅；九、2022.06.07 — 2022.06.25完成论文答辩。