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颗粒复合材料中光学双稳的温度和界面效应

作　者: 陆兴中
导　师: 高雷
学　校: 苏州大学
专　业: 理论物理
关键词: 颗粒复合体系非线性光学响应谱表示理论自洽平均场近似光学双稳
分类号: O482.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

本文主要研究了宏观非均匀颗粒复合介质中光学双稳的温度和界面效应。1.研究了金属-电介质颗粒复合体线性和弱非线性的温度效应。考虑等离子频率、共振频率与温度关系,分析了其他物理量与温度有关的关系,并着重讨论了在不同入射频率时有效介电常数随温度变化的情况,进而以两模型为例分别研究了折射系数、消光系数等随温度的变化。结果表明温度增加时等离子共振频率发生红移,金属颗粒的介电常数实部和虚部数值分别减小和增加;复合体系的有效三阶非线性极化率随温度的增加而减小,当入射频率接近金属颗粒的表面等离子频率时温度效应较为明显;不同的微结构模型预测的消光系数和折射系数随温度的变化不同。2.在谱表示和自洽平均场近似基础上,用Maxwell-Garnett 模型研究了在稀释极限下的金属-电介质颗粒复合体在强场作用下的双稳结构的温度效应。数值结果表明,颗粒复合体的双稳受到温度影响,温度升高会导致体系的非线性响应降低,使得双稳的宽度减小,甚至消失;在表面共振频率附近,非线性得到增强,使得阈值降低;在双稳区域内折射系数和消光系数对应两个数值,且随温度升高分别增加和降低。据此,我们可以根据需要通过调节外场的相关物理量和环境温度来调制双稳结构。3.采用了Bruggeman 模型研究了二组分无规分布颗粒复合体双稳的温度效应。结果表明,颗粒复合体的双稳不仅与入射频率有关,还与金属颗粒的浓度有关,提高颗粒浓度,可以降低出现双稳所需的外场强度;但由于颗粒间的耦合作用,存在临界的体积分数,该值与入射频率有关,频率越大,临界值越小。在体积分数临界值内,双稳的阈值宽度均随温度升高而减小,因此可以通过调节温度来调节双稳阈值。当体积分数很小时,Bruggeman 模型和Maxwell-Garnett 模型的双稳特征总体相似,略有差异,说明体系的物理性质依赖于微几何结构;在高体积分数下,双稳对应的外场强度降低,双稳阈值宽度降低。另外,由于考虑了温度对等离子频率的影响,光学双稳的上阈值随温度而降低。4.考虑到弥散颗粒与基质间存在着界面层,研究了二维三组分非线性复合体系的有效非线性响应和光学双稳现象。通过Laplace 方程找出外场作用下圆柱壳的响应电场,从而求出复合体系的有效非线性极化率以及在强场下的双稳特征,着重分析了

全文目录

中文摘要  3-5
Abstract  5-8
第一章前言  8-15
  1.1 光学双稳研究概述  8-10
  1.2 颗粒复合体的光学双稳研究概况  10-12
  1.3 本文的主要工作  12-15
第二章温度对弱非线性复合材料有效响应的影响  15-25
  2.1 理论模型  15-18
  2.2 数值分析  18-23
  2.3 结果与讨论  23-25
第三章稀释极限下颗粒复合体的双稳随温度变化的特征  25-32
  3.1 理论模型  25-26
  3.2 数值结果  26-30
  3.3 结果与讨论  30-32
第四章无规分布的双稳随温度变化的特征  32-41
  4.1 理论模型  32
  4.2 数值分析  32-39
  4.3 结果与讨论  39-41
第五章带线性壳的非线性圆柱体颗粒无规弥散于线性基质  41-54
  5.1 理论模型  41-46
  5.2 数值结果  46-52
  5.3 结果与讨论  52-54
参考文献  54-58
论文发表情况  58-59
致谢  59-60
详细摘要  60-62

颗粒复合材料中光学双稳的温度和界面效应

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