不同晶系中二阶非线性极化率及SHG信号的研究

本文在对称性理论的基础上,研究了立方晶系、三角晶系和六角晶系中不同晶体结构类型、不同晶面和界面、不同磁化强度M取向下的二阶非线性极化率χ⁽²⁾的表达式以及不同偏振组合下二阶非线性极化强度P⁽²⁾的表达式和反射的SHG信号。     

施加电场的半抛物量子阱中的二阶非线性光学极化率

利用量子力学中的紧致密度矩阵方法,研究了施加电场的半抛物量子阱中的二阶非线性光学极化率(光整流系数),得到了此系统的光整流系数的解析表达式.数值计算的结果表明,随着电场强度的增加,光整流系数几乎线性随之增加,而且在同样的电场强度及抛物束缚势频率作用下,半抛物量子阱模型中的光整流系数比抛物量子阱模型中的值大一个数量级,这是由于我们所选模型本身的非对称性以及电场进一步使这种非对称性增强的缘故.     

D-π-A型有机光学材料的实验展开系数唯一性研究EI北大核心CSCD

以单光束偏振倍频理论为基础,研究了在手性实验装置中当起始入射光和倍频出射光的偏振态均为线性时,与p+s偏振倍频光信号相关的非零实验展开系数f,g和h的唯一性。研究结果表明,对于具有D-π-A型结构的有机光学材料分子,当采用s和p±s等类型线偏振起始光时,实验拟合展开系数唯一,而p线偏振起始光情况的拟合系数却不唯一,相应p+s线偏振倍频探测的模拟信号能够完全解释实验结果与早期理论预示之间的矛盾。为了精确确定D-π-A型结构材料的所有二阶非线性极化率张量元,在手性实验装置中避免使用p偏振起始光是非常有必要的。     

Ab Initio/有限场方法计算尿素分子的非线性光学极化率

用有限场（ＦＦ）方法在４－３１Ｇ＋２ｐ２ｄ水平上研究了外加电场强度对尿素分子的偶极矩,极化率,一阶超极化率,二阶超极化率的影响。计算发现,要获得上述性质的稳定计算结果,电场强度需确定在０．００１－０．００４ａ．ｕ．范围内。在此电强度范围内,与耦合微扰Ｈａｒｔｒｅｅ－Ｆｏｒｋ（ＣＰＨＦ）法的计算结果符合较好,且可有效地利用二级微扰方法（ＭＰ２）进行电子相关计算。     

4-戊基-4'-氰基联苯液晶的分子二阶非线性光学极化率测量方法

在玻璃衬底上制得单层硬脂酸的Langmuir-Blodgett(LB)膜,做为4-戊基-4''-氰基联苯(5CB)液晶的取向层,在取向层上旋涂一层5CB液晶,用透射二次谐波方法测量出5CB液晶分子二阶非线性光学极化率,其值为β=7×10-29esu.对比文献值,测量得到的结果符合较好.     

4－戊基－4＇－氰基联苯液晶的分子二阶非线性光学极化率测量方法

在玻璃衬底上制得单层硬脂酸的Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ（ＬＢ）膜，做为４－戊基－４＇－氰基联苯（５ＣＢ）液晶的取向层，在取向层上旋涂一层５ＣＢ液晶，用透射二次谐波方法测量出５ＣＢ液晶分子二阶非线性光学极化率，其值为β＝７×１０－２９ｅｓｕ．对比文献值，测量得到的结果符合较好．     

极化子效应对ZnS/CdSe量子点三阶极化率的影响

在有效质量近似下,利用量子力学的密度矩阵理论,采用无限深势阱模型,从理论上计算了考虑极化子效应后在导带子带间跃迁时ZnS/CdSe柱型核壳结构量子点二次电光效应(QEOE)和电吸收过程(EA)的三阶极化率。通过数值计算,分析了电子-LO声子和电子-IO声子相互作用对ZnS/CdSe柱型核壳结构量子点二次电光效应和电吸收过程的三阶极化率的影响。结果表明,极化子效应对二次电光效应的三阶极化率χ⁽³⁾_QEDE和电吸收过程的三阶极化率χ⁽³⁾_EA都有很大影响,并且影响的大小与量子点的尺寸大小有关。     

量子盘中的三阶非线性光学极化率

利用密度矩阵方法讨论了量子盘中的三阶非线性光学极化率,导出了近共振条件下的三次揩波的解析表达式,并以GaAs量子盘为例进行了具体的计算。结果表明,GaAs量子盘中的三阶非线性光学极化率要比GaAs量子阱的大几十倍。而且,选取适当的参量,可在吸收系数相对较小的情况下获得较大的折射率。     

柱形量子点中的三阶极化率

利用量子力学的密度矩阵理论,在有效质量近似下，采用有限深势阱模型，导出了柱形量子点的三阶非线性极化率的解析表达式.通过数值计算，分析了GaAs/AlβGa1－βAs柱形量子点的三阶非线性极化率与量子点尺寸、掺杂浓度、入射光的频率和偏振方向等参量的关系.结果表明，三阶极化率峰值位置与这些参量密切相关，并且对于确定频率和偏振方向的入射光以及材料的掺杂浓度，存在与之相匹配的量子点尺寸，使三阶极化率达到极大，比体材料的相应值高出2个数量级以上.     

共轭链长及羰基位置对分子二阶极化率的影响

采用引入外场微扰的ＣＮＤＯ／Ｓ－ＣＩ方法，计算一系列二苯基烯酮类化合物的分子二阶极化率（或二阶非线性光学指数）γβｖｃｃ值选取了苯环上含不同取代基团的化合物，从羰基在共轭链中的位置及共轭链长度方面，探讨了其微观二阶非线性光学效应的变化规律，结果表明，共轭链中羰基位置对βｖｃｃ值得重要的影响，并且呈现出一定的规律性，对于苯环上取代相同基团的化合物，其分子二阶非线性光学系数随共轭链长度的变化成指数关系     

Effective Response of Nonlinear Spherical Coated Composites Under External AC and DC Electric Field

Under the external AC and DC electric field, the effective response of nonlinear spherical coated composites, which obey the constitutive relation of electric displacement and electric field, is investigated in the dilute limit by using the perturbation method. The local potentials in inclusion and host regions are derived at all harmonics. Moreover, the formulae of the effective linear and nonlinear responses are given in the dilute limit.     

1，4-二甲氧基-2，5-二乙烯基苯系列衍生物的双光子吸收截面

在HF水平上，利用解析响应函数方法，研究了1，4_二甲氧基_2，5_二乙烯基苯系列衍生物 分子的单光子和双光子吸收特性. 实验测量了反，反_2，5_双(4′_N,N_二丁胺基苯乙烯)_1 ，4_二甲氧基苯分子的单光子和双光子荧光谱. 研究结果表明该系列分子具有较强的双光子 吸收特性. 在低能量范围内，对于D_π-A型分子，分子的单光子吸收强度和双光子吸收截面 最大值都发生在分子的第一激发态. 对于D_π_D型分子，单光子吸收强度最大值出现在分子 的第一激发态，而最大双光子吸收值则对应于分子的第二激发态. 分子的单和双光子吸收强 度和分子官能团的电性有关. 对于由该类π中心部分构成的分子，其对称型不一定比不对称型更有利于提高双光子吸收截面. 分子基态与电荷转移态的电荷转移过程定性地解释了双光 子聚合反应的聚合机理. 关键词： 双光子吸收 响应函数方法 非线性光学     

二苯乙烯衍生物分子双光子吸收截面：官能团对称性的影响

选取了具有不同对称性的二苯乙烯系列衍生物分子，在HF水平上，利用响应函数方法，研究了该系列分子的单光子和双光子特性. 研究结果表明，该系列分子具有较强的双光子特性. 在可见光范围内，反对称分子的最大双光子吸收态是第一激发态，而对称分子的最大双光子吸收出现在第四激发态. 相对于对称分子而言，反对称分子具有更大的双光子吸收截面. 因此，分子的对称性是否比不对称性更有利于增大分子的双光子吸收截面，还与分子的π中心部分的特性有关. 还给出了电荷转移态的电荷迁移过程. 关键词： 双光子吸收 响应函数方法 非线性光学     

Effective Response of Nonlinear Composite under External AC and DC Electric Field

A perturbation method is used to study effective response of nonlinear Kerr composites, which are subject to the constitutive relation of electric displacement and electric field, Dα = εαE xα|E|2E. Under the external AC and DC electric field Eapp = Eα(1 sinwt), the effective nonlinear responses and local potentials are induced by the cubic nonlinearity of Kerr materials at all harmonics. As an example in three dimensions, we have investigated this kind of nonlinear composites with spherical inclusions embedded in a host. At all harmonic frequencies, the potentials in inclusion and host regions are derived. Furthermore, the formulae of the effective linear and nonlinear responses are given in the dilute limit.     

Effective Response of Nonlinear Composite under External AC and DC Electric Field

A perturbation method is used to study effective response of nonlinear Kerr composites, which are subject to the constitutive relation of electric displacement and electric field, Dα=εαE＋xα｜E｜^2E. Under the external AG and DC electric field Eapp = Eα（1 ＋ sinωt）, the effective nonlinear responses and local potentials are induced by the cubic nonlinearity of Kerr materials at all harmonics. As an example in three dimensions, we have investigated this kind of nonlinear composites with spherical inclusions embedded in a host. At all harmonic frequencies, the potentials in inclusion and host regions are derived. Furthermore, the formulae of the effective linear and nonlinear responses are given in the dilute Iimit.     

强外加电场与大调制度下光折变动力学光栅形成研究

强外加电场与大调制度在光折变效应的研究中已经得到了广泛应用。采用PDECOL算法,严格求解光折变带输运方程,得到外加电场时不同调制度下光折变晶体中随时间变化的空间电荷场、载流子浓度,并讨论了外加电场对它们的影响。通过将物质方程与耦合波方程联立数值求解,可得到光折变光栅形成过程中两波耦合增益系数以及光束条纹相位的变化。模拟结果表明,在强外加电场作用下,两束记录光之间的光强与相位耦合都得到了增强,而原有的解析式忽视了强外加电场与大调制度对空间电荷场相位耦合的影响,此时不再适用。同时发现折射率光栅与记录光束条纹均发生弯曲,并不再保持平行。     

Effects of Particle Shape and Microstructure on Effective Nonlinear Response

We consider a binary granular composite medium, in which two materials have high-order nonlinearities. The effect of particle shape on effective nonlinear response (ENR) is investigated by assuming all the particles to be shaped as uniaxial ellipsoid. We discuss two types of arrangements of particles: 1) parallel axes (Case I); 2) random axes (Case II). During the process of numerical calculation, one component material is assumed to be linear, and two kinds of conductors are assumed to be at high conducting contrast. We find that: 1) the shape effect on ENR is possibly strong; 2) the enhanced ENR can even be obtained by choosing particles of appropriate ellipsoidal shapes; 3) the ENR enhancement predicted by Case I is much stronger than that by Case II.     

(E,E)-1,4-双{2''-[5''-(B,B-二甲基苯硼)-2-噻吩基]乙烯基}-苯分子双光子吸收特性的理论研究

在密度泛函水平上,利用响应函数方法,研究了分子的单光子和双光子吸收特性.计算出了该分子在低能量范围内的最大双光子吸收截面为6.47×10-47cm4s/photon,与实验符合的较好.研究结果表明该分子具有较强的双光子吸收特性,是较好的双光子吸收材料.     

基于半导体材料微纳波导全光逻辑门的研究进展

全光逻辑门是全光计算以及全光信号处理系统中关键的光子器件.随着互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的发展,基于半导体材料微纳波导全光逻辑门已经成为集成光学领域中的重要方向;尤其是硅基光子集成器件在近些年成为了国际研究热点.文章主要对基于绝缘体上的硅(SOI)和Ⅲ-Ⅴ族化合物材料不同波导结构（马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer)微环谐振腔和条形波导结构）的全光逻辑门的研究进展进行了介绍,并且在器件的工作速率和功耗方面,分别对上述基于SOI和Ⅲ-Ⅴ族化合物材料三种不同波导结构的全光逻辑门进行了分析和比较.