具有介電各向異性的顆粒復合材料的非線性光學特性.pdf

1、本文主要研究了具有介電各向異性的顆粒復合材料的非線性光學性質(zhì)。理論計算證明了可以通過調(diào)節(jié)體系的各向異性，顆粒的微結構(顆粒的殼層厚度以及顆粒的形狀)，組分的體積分數(shù)等手段來實現(xiàn)體系有效非線性的增強，為制備強非線性的復合材料提供了理論指導。主要內(nèi)容安排如下： 第一章，對顆粒復合材料的非線性物理性質(zhì)的研究背景和現(xiàn)狀做一個廣泛的介紹和概述。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、粒復合體系在部分共振條件下的非線性介電響應。模型是由稀釋(或非稀釋)的圓柱體顆粒無規(guī)分布在基質(zhì)中組成，圓柱體顆粒由非線性核與介電各向異性殼層構成。在部分共振條件下，sε<'0><,sr>+ε<'0><,h>=0(或ss<'0><,sr>+ε<'0><,c>=0)，帶殼圓柱體顆粒可以等效為實心圓柱體顆粒，而后者具有比原來的非線性球核更大的非線性極化率和體積分數(shù)。所以，在部分共振條件下，復合體系的非線性介電響應可以大大的增強。此外，調(diào)節(jié)體系

3、的介電各向異性可以進一步增強體系的非線性響應。 第三章，研究了由非球形納米顆粒構成的組分梯度薄膜的光學非線性響應。根據(jù)有效媒質(zhì)理論和譜表示理論，重點研究了組分梯度薄膜的有效線性和三階非線性響應，從理論上解析得到了介電常數(shù)的二階張量表達式和三階非線性極化率的四階張量表達式。通過選取了一定的梯度分布形式，研究了顆粒形狀和體積分數(shù)對非線性增強的影響。結果發(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非線性極化率和理想的品質(zhì)因

4、子的材料，為制備非線性材料提供了一個新的方向。 第四章，由于表面對稱性的破缺導致顆粒組分具有二次和三次非線性，主要研究介電各向異性對復合材料二次和三次諧波非線性極化率的影響。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性的殼層組成。非稀釋的顆粒無規(guī)分布在線性基質(zhì)中，我們在理論上得到了有效二次諧波非線性極化率和誘導的三次諧波非線性極化率的張量表達式。通過研究發(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性極化率和誘導的三次諧波非線性極化率。另外，我們還注意到，金屬殼層可以導致體系出現(xiàn)兩個等離子共振頻率ω<,c1>和ω<,c2>，對應于雙倍數(shù)量的共振峰。 第五章，研究了由各向異性殼層組成的非線性復合體系的光學雙穩(wěn)特性。模型是由非線性金屬球核與各向異性殼層構成的顆粒無規(guī)分布在線性基質(zhì)中所組成。重點研究了徑向各向異性對體系光學雙穩(wěn)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，徑向各向異性可以優(yōu)化