反铁磁/金属多层膜的旋光效应和二次谐波生成

摘要

反铁磁材料的共振频率位于远红外波段（THz波），将反铁磁材料用于通信技术将有很大的实用价值。将反铁磁材料作为光子晶体的组成成分，再通过引入缺陷层，就可以控制结构的光学性质。如果将金属膜与磁性光子晶体结合，通过对新生成的电磁波模式的研究，就能得到我们需要的光学性质。
　　本文通过建立新的光学结构模型（反铁磁/金属多层膜结构），再从理论上推导出该结构的线性和非线性光学性质的解析表达式，进而进行数值模拟来探究金属层对反铁磁/金属多层膜结构的克尔效应以及二次谐波生成的影响。利用电磁波电场和磁场沿相邻两层介质交界面处在切线方上向的连续性以及传输矩阵法，就可以得到电介质/反铁磁/金属三明治结构的反射率和克尔旋转角的表达式。通过数据优化，发现金属层的加入使得三明治结构在共振频率附近的反射率和克尔效应得到显著增强；电介质的选取也会影响三明治结构的光学性质。用相同方法计算并数值模拟出反铁磁/金属多层膜的反射谱以及克尔效应曲线，发现在金属与反铁磁界面处形成Tamm等离激元(TP)，这个局域模的克尔效应比单层反铁磁膜增强了315倍；在共振频率附近，本结构的克尔效应也比单层反铁磁膜增强了十多倍。研究了在静磁场作用下反铁磁/金属多层膜的二次谐波生成，通过对二次谐波非线性系数、泵浦波和二次谐波的传输矩阵以及泵浦波在反铁磁层中的振幅等物理量的计算，可以得到二次谐波输出强度。发现在反铁磁共振频率附近，多层膜结构的二次谐波输出比单层反铁磁膜增强了三个数量级；而且若将反铁磁材料作为结构的第一层，相比将电介质材料作为结构的第一层更能提高多层膜结构的二次谐波生成。

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第1章 绪论

1.1 磁性光子晶体的研究进展

1.2 SPP和TPP的性质及研究进展

1.3 论文的研究内容

第2章 电介质/反铁磁/金属三明治结构的克尔效应

2.1 引言

2.2 电介质/反铁磁/金属三明治结构的克尔效应

2.3 数值结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 反铁磁/金属多层膜的克尔效应

3.1 引言

3.2 反铁磁/金属多层膜的克尔效应

3.3 数值结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 反铁磁/金属多层膜的二次谐波生成

4.1 引言

4.2 反铁磁/金属多层膜的二次谐波生成

4.3 数值结果和讨论

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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