梯度圆柱颗粒复合介质的有效非线性响应

《梯度圆柱颗粒复合介质的有效非线性响应》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据第24卷第4期2007年8月原子与分子物理学报JOURNALOFATOMICANDMoI量C【Ⅱ。ARPHYSICSVd．24No．4Aug．2007文章编号：1000．0364(2007)04．0682．07梯度圆柱颗粒复合介质的有效非线性响应陈国庆，吴亚敏，朱拓，刘慧娟(江南大学理学院。无锡214122)摘要：应用非线性微分有效偶极近似方法，导出了关于非线性梯度圆柱颗粒的等效线性介电常数和三阶非线性极化率的微分式，研究了稀释极限下，圆柱形梯度颗粒无规置入线性介质中组成的复合介质的有效线性介电常数和三阶非线性极化率．作为应用，数值计算了具有幂指数梯度分布

2、的介电常数的颗粒复合介质的有效非线性响应，及梯度金属电介质颗粒复合介质的表面plasmon共振效应．关键词：梯度复合介质；非线性微分有效偶极近似法；有效非线性响应中图分类号：0441。6文献标识码：AEffectivenonlinearresponseofcompositemediaofgradedcylindricalparticlesa皿NGu-qing，WUYa-min，ZHUTuo，LIUHui-juan(Schoolofsci懈，SomhemYang乜eUniversity，W戚214122，China)Abstract：Wehavegeneralize

3、danonlineardifferentialeffectivedipoleapproximation(NI)EDA)，ina1"1at—tempttoderivetheequivalentlineardielectricconstantandthird-ordernonlinearsusceptibilityofthenonlineargradedcylindricalinclusions．111en。theeffectivelinearandthird-ordernonlinearsusceptibilityofcompositemediainwhichgra

4、dedcylindricalinclusionswithweaknonlinearityarerandomlyembeddedinalinearhostmediumisinvestigatedaccordinglyinthedilutelimit．Asanapplication．westudytheeffectivenonlinearre—sponsegradedparticleshavingpower-lawsdielectricgradationprefiles，andinvestigatethesurfaceplasmonresonanteffectonth

5、eopticalabsorption，opticalnonlinearityenhancementindetail．Keywords：gradedcompositemedia，nonlineardifferentialeffectivedipoleapproximation，effectivenonlinearresponse1引言fl-十世纪八十年代首次报道以来[1】1，梯度材料已经引起了人们极大的关注[2-8]．梯度材料是指其性质沿空间某一方向呈梯度变化的材料，自然界中存在着这种材料，如竹子、大麦、生物细胞等．由于梯度材料在工程技术上的潜在应用，最近，研究人员

6、已在实验室中设计制成了物理性质沿某一方向变化的多层结构梯度材料[9,10]，如介电常数、电导率和热导率沿径向分布的圆柱形和球形梯度材料等．如果将梯度材料与均匀材料复合，构成梯度复合材料，这种材料与均匀材料和传统的复合收稹日期：2006-05-20作者简介：陈国庆(1964一)，男，江苏省无锡市人，副教授，主要研究领域为光学材料、光谱学．E-mail：egq2098@163．啪或egq2098@sytu．edu．cn万方数据第4期陈国庆等：梯度圆柱颗粒复合介质的有效非线性响应材料相比，具有优异的力学、电学、光学等性质，如强度高、韧性及耐腐蚀性好等，因此引起了人们的极

7、大兴趣．实验工作者已经用粉末冶金、等离子喷涂等多种方法制备出金属．陶瓷、金属．非金属等多种梯度复合材料，它们在航空航天、生物工程、光电工程、电磁工程等方面具有十分广阔的应用前景．梯度材料的理论研究也已广泛展开，人们采用第一性原理[11,12]和微分有效偶极近似【13](DImA)等方法，研究梯度复合介质的有效线性响应，最近，Gao等【14】发展了微分有效偶极近似方法，提出了非线性微分有效偶极近似(NI)EDA)方法，研究梯度复合介质的有效非线性性质．在这些研究中通常涉及的是梯度球形颗粒复合介质(3D)，本文研究二维梯度圆柱颗粒复合介质的有效非线性性质．这一工作是具

8、有实际意义