基于多个圆环嵌套结构单元, 设计、加工与测试了一种对偏振无依赖以及大角度入射稳定的三波段超材料宽带带通滤波器(BPF)。仿真结果表明该滤波器存在三个通带, 中心频率分别为7.22, 10.10, 14.46 GHz, 3 dB相对带宽分别为17.5%, 20.2%和17.4%, 中心频率处透射率分别为-0.85 dB, -0.69 dB和-1.73 dB。单元结构具有旋转对称性, 使得该滤波器对电磁波偏振不敏感, 并且在入射角达到40°时, 三个波段依然维持较好的稳定性。通过监测谐振频点处的表面电流分布情况, 分析了三波段滤波的物理机理。这种带通滤波器具有多波段滤波、偏振无依赖以及大角度入射稳定等特性, 有望在多频谱成像技术、信息通信等领域发挥一定的作用。

本文在杂化密度泛函理论水平上研究了溶剂对2-(N-甲基)氨基-5-硝基吡啶分子非线性光学性质的影响. 在溶剂中, 构造了包括氢键作用的超分子体系, 在优化结构的基础上分别研究了由极化连续模型模拟的溶剂与该分子的长程相互作用、溶剂与该分子的氢键相互作用以及溶剂与包括氢键作用的超分子体系整体的相互作用对分子的几何结构、非线性光学性质、紫外吸收光谱和电荷分布等特性的影响. 结果表明, 溶剂中分子电偶极矩、线性极化率和第一超极化率都增大, 而溶剂与溶质分子通过氢键形成的超分子结构与单体有着明显区别. 因此, 氢键对分子结构和性质的影响较大, 从而将明显的影响该类分子的非线性光学性质.

Polarization independent bends and beam splitters for transverse electric (TE) and transverse magnetic (TM) polarizations have been demonstrated in two-dimensional (2D) photonic crystals (PhCs). In virtuel of equi-frequency contour analysis and finite-difference time-domain calculations, self-collimation behaviors for TE- and TM-polarizations are achieved at the same frequency. Simulation results show a 90-degree bend with 90% efficiency and beam splitters with about 96% total efficiency for both TE- and TM-polarizations, where the light is self-guided by the self-collimation effect. Such bends and beam splitters are expected to play important roles in optical devices where polarization insensitivity is needed.

设计了9种4-N-甲基苯乙烯砒啶盐衍生物分子,以密度泛函B3LYP/6-31G方法优化的构型为基础,采用耦合微扰(CPHF)方法研究了体系的非线性光学性质,对体系的电荷布居、吸收光谱及前线分子轨道等性质进行了分析,发现用线性关系对各分子一阶静态超极化率、基态和激发态偶极矩差、激发能及取代基给电子能力之间的关系进行描述是可行的,而且该分子体系的非线性光学响应完全可用二能级模型近似处理.

采用含时耦合微扰(TDHF)和多态求和(SOS)方法计算了半花菁衍生物分子生色团4-N,N-dimethylamino-4′-N′-methyl stilbazolium(DAS)的第一超极化率频率色散效应。采用组态相关(INDO/CI)方法计算了分子的前线轨道性质。计算结果表明半花菁衍生物分子最大吸收波长约为480 nm,与实验结果十分吻合;第一激发态对体系非线性光学性质起决定作用。在红外波段(800～2500 nm),随着基频光频率的增大,二次谐波β(-2ω;ω,ω)和电光效应β(-ω;ω,0)都随之增大,但是β(-2ω;ω,ω)增加的幅度要大于β(-ω;ω,0)。在远红外区β(-2ω;ω,ω)的色散曲线变化比较平缓,到了近红外区(λ<1300 nm)共振增强效应逐渐明显。基频光波长为1064 nm时,β(-2ω;ω,ω)的含时耦合微扰计算值约为(380±5)×10-30 esu。在较高频率时,采用多态求和方法计算应考虑其他态的贡献。此外,还讨论了基组效应对含时耦合微扰计算的影响。

文中采用经典偶极相互作用模型讨论了多层Z型LB膜中分子聚集体的类型，给出了分子偶极相互作用能的表达式；并对理论结果与紫外可见吸收光谱的实验值进行了比较，理论结果和实验值符合较好。

利用类氢离子新势函数模型,研究了电离度效应对高电离态类氢离子平均寿命的影响,计算了类氢Kr+35离子2p-8p态的平均寿命.发现电离度效应使类氢O+7-Pm+60离子各态的平均寿命相对减少0.26%～9.41%.结果对估价高电离态原子光谱和寿命的测量值有一定影响,有利于识别离子状态.

通过紫外-可见吸收光谱、二次谐波振荡和稳态荧光的测量,研究了半花菁(DAEP)Langmuir-Blodgett(LB)膜在不同制膜条件(压膜速度、半花菁和花生酸混合、亚相中加入碘离子)下,LB膜样品中半花菁分子的聚集体性质的改变和对非线性光学性能的影响.实验发现,纯半花菁LB膜中分子形成H-聚集体,从而导致吸收峰、荧光峰的蓝移和分子二阶非线性极化率β的减少.分子聚集程度的减少和分子二阶非线性系数β的增加可以通过增大压膜速度、半花菁和花生酸混合、亚相中加入碘离子等方法实现.

研究了亚相中二价阳离子Cd2+,Ba2+,Co2+对非活性氮冠醚分子的π-A曲线、半花菁/氮冠醚Y型交替多层膜的紫外可见吸收光谱、稳态荧光光谱和光学二次谐波强度的影响。在氮冠醚分子的单层膜中,分子的占有面积依赖于亚相中的离子。交替多层膜的吸收峰位置、稳态荧光峰的位置和光学二次谐波强度由亚相中的离子所调制,并且解释了可能的物理机制。

通过紫外-可见吸收光谱、压力-面积等温线、二次谐波的测量,研究了不同活性分子混合聚集体的形成对LB膜光学性质的影响。分子极性基团间的相互作用,使激发态能量及平均偶极矩发生变化,导致LB膜的光学非线性明显地增强或减弱。