“三明治”光学磁性材料二次谐波效应的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:edwinshi97531
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近些年来,磁性超材料在一系列的光学非线性效应中的作用受到了广泛关注,因此探讨超材料的磁谐振产生机理和如何有效地加以利用是非常重要的研究方向。我们对一种非线性磁性超材料复合材料的二次谐波的有效激发进行了仿真研究。研究针对于一种成对的薄金属银条构成的周期结构,并在其中间间隙填充二阶非线性材料。这样的三明治周期结构在二次谐波激发方面表现出了很突出的优势。  首先,简要介绍了这种三明治结构,分析了其谐振特性,研究结构参数对于谐振位置的影响。并且计算研究了间隙内部的场局域效应,得到了该三明治结构的磁谐振特性导致了很好的能量局域化效应的结论。  其次,采用S参数反演法进行该磁性超材料的电磁参数提取,得出了该三明治光栅结构的等效介电常数和磁导率色散关系,为表征该超材料的磁谐振特性提供了很好的证明。  最后,我们对金属本身的非线性进行了研究,金属的二次非线性光学特性由流体模型描述,并进行了一些数值模拟。主要研究了在间隙中填充了各向同性非线性材料后,该复合材料的二次谐波激发效果,并与单层非线性材料以及其他条件下的激发效果相对比。由于磁谐振下的局域效应在间隙中产生了很强的非均匀电磁场,使得该复合材料所激发出的二次谐波比相同厚度的单纯非线性材料强度高出将近两个量级。此外,我们将非线性材料属性由各向同性改为各向异性,研究所造成的影响,结合该结构的场增强效应、场分布以及线性、非线性极化进行分析。结果显示,间隙中的局域基频电场主要沿y方向偏振,进而导致了该复合结构的二次谐波激发。
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