具有介電各向異性的顆粒復(fù)合材料的非線(xiàn)性光學(xué)特性.pdf

1、本文主要研究了具有介電各向異性的顆粒復(fù)合材料的非線(xiàn)性光學(xué)性質(zhì)。理論計(jì)算證明了可以通過(guò)調(diào)節(jié)體系的各向異性，顆粒的微結(jié)構(gòu)(顆粒的殼層厚度以及顆粒的形狀)，組分的體積分?jǐn)?shù)等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)體系有效非線(xiàn)性的增強(qiáng)，為制備強(qiáng)非線(xiàn)性的復(fù)合材料提供了理論指導(dǎo)。主要內(nèi)容安排如下： 第一章，對(duì)顆粒復(fù)合材料的非線(xiàn)性物理性質(zhì)的研究背景和現(xiàn)狀做一個(gè)廣泛的介紹和概述。介紹了具有各向異性的材料的性質(zhì)，以及研究模型和方法。 第二章，研究了具有介電各向異性的顆

2、粒復(fù)合體系在部分共振條件下的非線(xiàn)性介電響應(yīng)。模型是由稀釋(或非稀釋)的圓柱體顆粒無(wú)規(guī)分布在基質(zhì)中組成，圓柱體顆粒由非線(xiàn)性核與介電各向異性殼層構(gòu)成。在部分共振條件下，sε<'0><,sr>+ε<'0><,h>=0(或ss<'0><,sr>+ε<'0><,c>=0)，帶殼圓柱體顆?？梢缘刃閷?shí)心圓柱體顆粒，而后者具有比原來(lái)的非線(xiàn)性球核更大的非線(xiàn)性極化率和體積分?jǐn)?shù)。所以，在部分共振條件下，復(fù)合體系的非線(xiàn)性介電響應(yīng)可以大大的增強(qiáng)。此外，調(diào)節(jié)體系

3、的介電各向異性可以進(jìn)一步增強(qiáng)體系的非線(xiàn)性響應(yīng)。 第三章，研究了由非球形納米顆粒構(gòu)成的組分梯度薄膜的光學(xué)非線(xiàn)性響應(yīng)。根據(jù)有效媒質(zhì)理論和譜表示理論，重點(diǎn)研究了組分梯度薄膜的有效線(xiàn)性和三階非線(xiàn)性響應(yīng)，從理論上解析得到了介電常數(shù)的二階張量表達(dá)式和三階非線(xiàn)性極化率的四階張量表達(dá)式。通過(guò)選取了一定的梯度分布形式，研究了顆粒形狀和體積分?jǐn)?shù)對(duì)非線(xiàn)性增強(qiáng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，含有非球形顆粒的組分梯度薄膜是一種可以得到大的光學(xué)非線(xiàn)性極化率和理想的品質(zhì)因

4、子的材料，為制備非線(xiàn)性材料提供了一個(gè)新的方向。 第四章，由于表面對(duì)稱(chēng)性的破缺導(dǎo)致顆粒組分具有二次和三次非線(xiàn)性，主要研究介電各向異性對(duì)復(fù)合材料二次和三次諧波非線(xiàn)性極化率的影響。我們考慮了兩種顆粒模型，一種是由二階非線(xiàn)性的核與介電各向異性的殼層組成：另一種顆粒是由各向異性的球核與二階非線(xiàn)性的殼層組成。非稀釋的顆粒無(wú)規(guī)分布在線(xiàn)性基質(zhì)中，我們?cè)诶碚撋系玫搅擞行Ф沃C波非線(xiàn)性極化率和誘導(dǎo)的三次諧波非線(xiàn)性極化率的張量表達(dá)式。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，選

5、擇合適的徑向介電各向異性和顆粒的殼層厚度，可以得到大的二次諧波非線(xiàn)性極化率和誘導(dǎo)的三次諧波非線(xiàn)性極化率。另外，我們還注意到，金屬殼層可以導(dǎo)致體系出現(xiàn)兩個(gè)等離子共振頻率ω<,c1>和ω<,c2>，對(duì)應(yīng)于雙倍數(shù)量的共振峰。 第五章，研究了由各向異性殼層組成的非線(xiàn)性復(fù)合體系的光學(xué)雙穩(wěn)特性。模型是由非線(xiàn)性金屬球核與各向異性殼層構(gòu)成的顆粒無(wú)規(guī)分布在線(xiàn)性基質(zhì)中所組成。重點(diǎn)研究了徑向各向異性對(duì)體系光學(xué)雙穩(wěn)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，徑向各向異性可以?xún)?yōu)化