本文主要研究了在非稀释极限下,具有介电各向异性的带壳颗粒复合材料的有效非线性光学性质和光学双稳特性。我们的理论计算表明:通过调节介电各向异性强度和界面结构参数等方法可望增强体系的有效非线性,从而为实验上获得具备高的三阶非线性极化率与最优光学双稳的颗粒复合材料提供了理论参考。第一章,我们简单介绍了颗粒复合体系中的光学双稳现象的研究现状。已有的研究结果表明,介电各向异性的引入和核壳结构的采用是增强光学非线性的有效途径。因此,本文提出对具有介电各向异性的带壳颗粒复合体系光学非线性的研究。第二章,我们对具有介电各向异性的带壳颗粒复合体系的有效非线性响应进行研究。在准静态近似下,我们推导得出非稀释情况下,颗粒复合体系的有效线性介电常数和有效三阶非线性极化率的解析表达式。数值计算结果表明,可以选择合适的界面结构参数,使体系的光学线性吸收峰和有效三阶非线性极化率同时达到最大值。同时,随着颗粒复合体系中介电径向各向异性强度的增加,这一合适的结构参数的值将降低,但光学线性吸收峰和有效三阶非线性极化率的最大值也降低。第三章,我们利用谱表示理论,并结合自洽的平均场近似,研究具有介电各向异性的带壳颗粒复合体系中的光学双稳现象。计算结果表明径向介电各向异性强度和界面结构参数均对光学双稳有明显的影响。研究结果表明,当介电各向异性强度较大时,随着界面结构参数的减小,颗粒复合体系会依次表现出双稳、双重双稳和三稳的光学非线性行为;而当介电各向异性强度减小至一定程度时,出现双稳现象的界面结构参数临界值将升高。最后,我们还讨论了体系的有效非线性光学性质,研究发现当介电各向异性强度较大时,颗粒复合体系的反射率随界面结构参数的变化曲线存在一个或多个回线。第四章,我们对三种不同的三组分颗粒复合体系的光学双稳性质进行比较。结果表明,我们所选择的具有介电各向异性的带壳颗粒复合体系可以得到更优化的非线性光学性质,不仅出现光学双稳现象,还能出现双重双稳和三稳现象。第五章,我们给出了本文的主要结论。
