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《苏州大学》 2001年
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颗粒复合介质的光学性质研究

黄吉平  
【摘要】: 本文主要研究了宏观非均匀颗粒复合介质的光学性质。 (一)、研究了金属-电介质颗粒复合体有效非线性响应的温度效应。 我们研究了非线性金属颗粒杂质和线性电介质基质之间存在线性界面层的 复合体系,在稀释极限下发现:(1)低温的界面效应比高温的显著;(2) 固定频率,金属的体积分数越大,界面层的金属性越强;(3)给定体积分 数,随着频率的增加,界面层将从介电性向金属性转变;(4)存在一个最 优化的界面层,它使得体系的有效非线性响应达到极大。对非线性的金属- 电介质颗粒复合介质,只要选取合适的界面因子、频率和体积分数,就可以 得到增强的有效非线性光学响应。 (二)、探讨了二元无规颗粒复合介质有效非线性光学响应的颗粒几何 形状效应。这里的两种组元具有不同的线性电导率、非线性指数和颗粒几何 形状。我们详细地给出了有效非线性响应跟颗粒浓度、退极化因子以及组元 电导率之间的关系。然后分别研究了两种体系:(1)、高阶非线性良导体 颗粒与线性不良导体颗粒无规混合形成的体系;(2)、高阶非线性不良导 体颗粒和线性的良导体颗粒无规混合而成的体系。为了检验理论是否可靠, 我们把它运用到二维,来跟电阻网络模拟数据进行拟合。拟合效果很好。可 见,合适的颗粒形状也可以增强颗粒复合介质的有效非线性光学响应。 (三)、用T-矩阵方法研究三次非线性复合介质在稀释极限下的非线 性交流响应。该复合体是由平行的带线性壳的(或不带壳的)非线性圆柱颗 粒无规弥散在一种线性基质中形成。外加正弦交流场,体系内部的感生场将 包含高阶谐振频率。我们推导出含任意阶谐振频率的线性电导率(非线性极 化率)的解析式。结果表明,介质的内禀非线性可以感生出任意高阶谐波。 除了微扰方法,T-矩阵方法也是研究稀释极限体系非线性交流响应的一个 行之有效的方法。 (四)、对应两种不同的自洽条件,有效介质近似有两种不同的表达式(表 达式Ⅰ和表达式Ⅱ)。我们用这两种表达式来研究金属-电介质颗粒复合介 11 摘 要 质的光学阈值。这里两种组元颗粒无规混合,并且弥散在整个复合体内。我 们通过假设两种组而粒都是懈形状来研究光学同值的田粒几何形状效 应;同时,删引进贿陇型*。de modd)来脱光学阈值的温度赃。 我们还分别孵出了渗流问值的翩式。选AU仰内复合体作 算。无 论是对表达式互还是对表达式H,我们都发现:门)光学阈值高于渗流阈 值。我们通过电阻一电感一电容回路对此进行了证明;k)温度越高,光 学口胞大。当给定温度时,球形颗粒所处的体系跟椭球颗粒的相比,我们 发现:由表达式二所确定的光学阂值(或者渗沉用值)存在极大值,可是由 表达式立确定的却只存在极小值。经过进一步讨论,我们认为:表达式1比 表敞皿巨合理。鳅另叶角度狮了已有的结论。
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:O482.3

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