近零介电常数材料中的非线性光学效应研究进展

非线性光学效应在现代光子学中具有极其重要的应用,但通常非线性光学效应需要强的激光光源及长的光与物质作用距离,这些需求与现代芯片上可集成光学器件构架以及超表面器件是不符的.因此,获得更强非线性性质的材料是实现低功耗、小型器件应用的关键一步.近年来,一种介电常数消失的新型材料体系,即近零介电常数材料,被报道在亚波长传播长度...     

介电常数近零复合超表面偏振相关非线性光学特性研究

介电常数近零(Epsilon-near-zero, ENZ)复合超表面是一种由ENZ材料和金属纳米单元构成的超结构,因其可有效增强光场与物质相互作用而受到关注.本文设计并制备了基于氧化铟锡(Indium Tin Oxide, ITO)薄膜和金属纳米结构的非线性超表面,实验研究了该ENZ复合超表面宽波段偏振相关的非线性光学响应特性.与单一ITO薄膜相比,该ENZ复合超表面的非线性吸收系数和非线性折射率提高了2个数量级,并且可以有效增强三次谐波的产生.通过改变入射光的偏振状态,可以实现该复合超表面非线性折射和非线性吸收系数符号和大小的调控,并在x偏振入射条件下观察到最大～1.97 THz的蓝移.研究结果表明,该ENZ复合超表面可为发展高集成微纳光电器件提供材料平台,并可为微纳尺度下光场高效调控提供超快全光手段.     

介电常数近零材料的光学辐射增强

采用各向异性磁导率近零介电常数壳层的柱形结构来实现光学辐射的增强。首先,建立研究壳层磁导率各向异性柱形结构光学散射的全波电磁散射理论;然后,通过调节柱形结构核层介电常数、壳层磁导率分别观察各向同性壳层柱形结构和各向异性壳层柱形结构功率增强因子的变化规律,并将各向同性壳层柱形结构的电场与各向异性壳层柱形结构的电场进行比较。研究结果表明:增大各向同性柱形结构壳层的磁导率,以及增大各向异性壳层柱形结构核层介电常数,可以使柱形结构的光学辐射得到加强,并且实现光学辐射增强的内半径得以减小;此外,文章研究的各向异性壳层柱形结构的电场比各向同性壳层柱形结构电场更大更稳定,从而各向异性壳层柱形结构具有更好的可调性和稳定性。     

非线性时变系统零解的稳定性

本文利用第二方法,对非线性时变系统(见由正文(1),(2)两式构成的系统)零解的稳定性进行了研究,用系数估计给出了判别零解稳定的充分性条件,使用起来比较方便。     

非线性热学:非线性光学在热学领域的延伸

作为物理学的子学科之一,非线性光学是建立在介电常数依赖于光波电场强度的事实之上发展而来的,依此类推,已有大量实验事实表明,热学中的热导率也是依赖于温度的,鉴于此,有没有可能把已经很成熟的非线性光学的研究方法或研究思路拓展到热学中来呢?于是,非线性热学这个方向的雏形也就形成了。本文综述了文献中已有的一些尝试,并比较了非线性光学与非线性热学之间的异同。     

一种折射率近零超材料的设计、制作和表征

利用人工结构制成的超材料能够实现天然材料所不具备的特性,电磁超材料作为一个新兴、多学科交叉领域,在理论探究和实验证明上都已成为近年来科学研究的热点之一,除单负和双负材料之外,电磁参数近零的超材料因其在光学隐身、天线雷达、军事等方面的应用也受到科学家的广泛关注。本文利用共振的H分形结构设计制作了在微波频段下折射率分布在[0,1]之间的微波超材料,而且利用微波波导传输线对多种变化尺度的晶胞结构进行电磁参数的测量,得到了每种晶胞结构对应的X波段折射率频谱,通过研究晶胞结构单元的等效电磁参数实现了一种折射率近零超材料,从而为实现近零折射率分布的变换光学器件如Inside-out Eaton Lens的实验研制提供了材料选择。     

基于零动态原理的TCSC非线性控制器

基于微分几何控制理论,利用零动态响应方法设计TCSC(thyristor-controlled series compensation)控制器,用于抑制线路的功率振荡．设计的控制器只需要依赖于TCSC自身的动态方程,包括装置的固定和可调电抗参数,装置的动态时间常数,并只须反馈本地的测量信息,实现简单,鲁棒性强,能够适应系统的运行方式的变化．仿真结果表明,该非线性控制器具有较好的抑制线路功率振荡的作用,能够提高系统运行的稳定性．     

非线性系统零动态的对称性

研究非线性系统零动态的对称性 ,证明了 ,如果非线性系统具有对称性 ,那么 ,它的零动态也具有对称性。局部零动态总可延伸到半全局的零动态 ,而且保持对称性。     

一种准零刚度被动隔振系统的非线性共振响应分析

分析了一种机构的负刚度特性和它与线性主弹簧并联后而成的隔振系统的准零刚度特性,推导了准零刚度被动隔振系统的主谐波共振、亚谐波共振和超谐波共振的幅频特性表达式.结果表明,机构的负刚度区域随弹簧的初始变形与杆长的比值增大而变宽;隔振系统的准零刚度区域随主弹簧的刚度与机构中的弹簧总刚度的比值以及机构中的弹簧初始变形与杆长的比...     

含立方非线性干摩擦滞迟弹簧支承转子系统的瞬态响应计算

提出了用扩阶的方法求解含立方非线性干摩擦滞迟弹簧支承转子系统瞬态响应的新途径,建立了相应的扩阶微分方程。在此基础上,通过数值分析,获得了一些有价值的结果。     

近零介电常数区超导界面的古斯-汉欣位移

对相同的结构,构造材料的光学特性不同,古斯-汉欣(Goos-H?nchen,GH)位移也会不同。在近零介电常数区,对介质-超导界面上反射光的GH位移进行了理论研究。结果表明,GH位移与超导材料介电常数为零时的波长(定义为阈值波长)相关。当入射光波长小于阈值波长时,不同偏振态的入射光的GH位移随入射角和介质折射率的变化规律基本相同。当入射光波长大于阈值波长,对s波,GH位移为正值,而对p波,GH位移为负值。当以阈值波长入射,除了在以接近0°的小角度入射时,GH位移基本保持为某一常数,不随入射角的改变而变化。零折射率材料在光子学领域具有广泛的应用,计算结果为基于超导材料的新型光子学器件研究开发提供了参考。     

非线性演化方程族的零曲率表示

利用泛函梯度,从一般的谱问题ψx=U(u,λ)ψ出发,通过直接计算,得到了两族非线性演化方程的零曲率表示。这种方法方便有效且对于其它非线性演化方程同样适用。     

关于系数扰动的非线性微分方程零解的稳定性

考虑具系数扰动的非线性微分方程的零解的稳定性,利用指数型二分性、粗糙度及稳定性有关理论得到了该系统的零解的稳定性的两个定理,推广了Coppel的关于系数扰动系统的零解稳定性的两个结论,获得了一些便于应用的新结果。     

一般非线性控制系统的零动态与弱正则标准形

将零动态分为几种类型,运用泛函分析等工具,研究了一般非线性系统与其作为仿射非线性系统的伴随系统的零动态之间的关系．结果表明,两者之间存在密切关系．通过这些联系,并利用仿射非线性系统的已有结果得到了一般非线性系统的弱正则标准形,从而简化对输出跟踪等一些问题的处理．     

一类非线性系统零解的渐进稳定性

基于Liapunov函数,讨论了一般非线性系统及其大系统的零解关于部分变元的渐进稳定性,在局部渐进稳定性的基础上得到了系统的零解关于部分变元的全局渐进稳定性的结果.     

基于数字投影仪的PMP系统非线性误差分析

在相位测量轮廓术中,探测器的非线性响应是影响测量精度的重要因素．对该误差进行了理论分析,结果表明,通过增加相移帧数可以有效地减小非线性效应的影响,而且计算机模拟和实测证实：在基于数字投影设备的相位测量轮廓术中,当相移帧数为条纹周期的1／2时,非线性效应的影响可被很好地抑制．该结果可为实际应用中合理地选择相移算法提供理论依据．     

一类非线性微分系统零解的全局渐近稳定性

对非线性微分系统dxdt =p(y) - φ(x) ,dydt =-q(y)f(x) -g(x)k(y)零解的全局渐近稳定性进行了讨论 ,在不考虑传统的假设f(x)≡ 1,k(y) ≡ 1的前提下 ,得到了上述系统的零解全局渐近稳定的两个新的充分条件 ,推广了Villari,G .等人的相应结果     

非线性变系数微分方程组零解稳定性的代数判据

研究了非线性非自治微分方程组零解的稳定性,得到了方程组的零解渐近稳定和不稳定的充分性条件,获得了一些新的结论.     

单李代数上保强交换性的非线性可逆映射和非线性强积零导子

设L是特征为零的代数封闭域F上的有限维单李代数.如果f:L→L为可逆映射,且满足[f(x),f(y )]=[x,y],对任意的x,y∈L,则称f是L上保强交换性的非线性可逆映射.证明L上保强交换性的可逆映射只能是恒等映射或负恒等映射.若映射δ:L→L满足[δ(x),y]+ [x,δ(y)]=0,对任意的x,y∈L,则称δ为L上的非线性强积零导子.证明了单李代数L上非线性强积零导子只能是零映射.     

李雅普诺夫非线性微分方程零解的稳定性定理的推广

研究了如下非线性微分方程x^1=A（f）x＋f（t，x），利用指数型二分性理论和李雅普诺夫第二方法，得到了上述扰动系统在一定的条件下能和其线性系统保持同步的稳定性，推广了现有的相关理论。