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本论文报导了利用Z扫描和泵浦-探测技术在光通讯波段(波长为1300nm和1500nm)测量砷化镓(GaAs)单晶的非线性吸收系数和非线性响应时间以及其内在的非线性物理机制.飞秒泵浦-探测实验结果表明：光强较低时在时间零点附近出现几乎对称的峰信号，表明三阶非线性光学效应源于砷化镓单晶对飞秒激光的瞬态双光子吸收；在光强较高时出现明显的载流子弛豫信号对应双光子吸收诱导的自由载流子吸收效应.Z扫描实验测量得到了1300nm和1500nm激发波长下砷化镓单晶在不同入射光强条件的开孔和闭孔信号，理论拟合获得了GaAs单晶的相关非线性光学参数，包括双光子吸收系数、三阶非线性折射系数、双光子吸收诱导的自由载流子吸收截面以及双光子吸收诱导的自由载流子折射截面.研究结果表明砷化镓单晶在制造光限幅器件和光电探测器方面具有良好的应用前景.