帶殼顆粒復(fù)合材料的非線性光學(xué)特性.pdf

1、本文主要研究核殼結(jié)構(gòu)顆粒復(fù)合材料體系的有效非線性光學(xué)性質(zhì)，我們的理論計(jì)算和數(shù)值模擬結(jié)果均證明可以通過調(diào)節(jié)體系殼層材料的性質(zhì)，顆粒的微觀幾何結(jié)構(gòu)（帶殼顆粒的殼層厚度和顆粒的形狀）以及組分濃度等手段來實(shí)現(xiàn)體系有效非線性的增強(qiáng)及對表面等離子體效應(yīng)進(jìn)行調(diào)控，為制備強(qiáng)非線性的復(fù)合材料提供了理論指導(dǎo)。本文的主要工作如下： 第一章，我們對復(fù)合材料的非線性物理性質(zhì)研究背景和現(xiàn)狀做一個(gè)廣泛的介紹和概述。并簡要的介紹我們的研究模型和方法。

2、第二章，我們研究了包裹各向異性殼層的帶殼顆粒的特性。在球坐標(biāo)下，殼層材料具有對角化的矩陣介電函數(shù)形式。與殼層為各向同性的情形相比，當(dāng)各向異性材料在不同方向上的各向異性比增大時(shí)，核內(nèi)的電場將增強(qiáng)。如果核內(nèi)材料本身具有非線性極化率，各向異性殼層引起的核內(nèi)電場增強(qiáng)可以進(jìn)一步增強(qiáng)有效非線性響應(yīng)。對于金屬核，表面等離子諧振頻率可以通過殼層材料各向異性程度和殼層厚度來調(diào)節(jié)。 第三章，我們研究了在由帶殼橢球顆粒無規(guī)分布在線性介電基質(zhì)而構(gòu)成的復(fù)

3、合材料中，二次諧波效應(yīng)增強(qiáng)的機(jī)理。核是具有非線性二次諧波極化率的介電材料。殼層材料是具有線性極化率的金屬。我們推導(dǎo)出與局域場相關(guān)的有效二次諧波極化率的表達(dá)式。數(shù)值計(jì)算表明，對于特定的頻率，單位體積非線性材料的有效二次諧波響應(yīng)得到增強(qiáng)。對于帶殼橢球顆粒，我們可以通過核殼結(jié)構(gòu)和顆粒的形狀來調(diào)節(jié)二次諧波響應(yīng)。通過選擇合適的材料參數(shù)、核殼組分比、顆粒退極化因子等可以獲得有效非線性響應(yīng)的增強(qiáng)。 第四章，我們研究了帶殼顆粒的幾何結(jié)構(gòu)對復(fù)合材

4、料的介電特性的影響。稀釋的帶殼橢球顆粒無規(guī)分布在線性介電基質(zhì)中，顆粒具有介電核和金屬殼。我們推導(dǎo)出復(fù)合材料與顆粒形狀相關(guān)的線性部分共振條件。在此條件下，內(nèi)核特性可以被拓展到外部殼層。當(dāng)內(nèi)核為非線性材料時(shí)，在線性部分共振條件下，復(fù)合材料的非線性響應(yīng)得到增強(qiáng)。為了獲得部分共振條件，金屬殼層的頻率需遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離等離子體頻率。這表明非線性響應(yīng)的增強(qiáng)同樣可以通過調(diào)節(jié)材料的幾何結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。 第五章，我們對本文工作做了概括和總結(jié)，并且對有待進(jìn)一步