We establish nonlocal effective medium theory, nonlocal full-wave electromagnetic theory, multiple scattering theory, and modified electromagnetic simulations to investigate the physical properties of metamaterial composites with nonlocality (or spatial dispersion) and nonlinearity. By taking into account both the intrinsic nonlocality of metamaterial and the nonlocality due to the excitation of surface plasmon polaritons, we develop nonlocal effective medium theory for multilayered metal/dielectric metamaterials. With additional boundary conditions, we present nonlocal and nonlinear full-wave electromagnetic theory to study elastic and inelastic light scattering on nonlocal metamaterial systems based on nanospheres (nanowire) or core-shell nanoparticles. We take one step forward to study relativistic energy loss and induced photon emission in the interactions of nonlocal metamaterials with fast electron beams. In the end, on the basis of nonlinear optics theory, we investigate the interactions of nonlocality and nonlinearity on the problems of third-order nonlinear susceptibility, second (third)-order harmonic generations. We shall provide series numerical programs on nonlocality to supplement the relevant electromagnetic simulation softs. The study may be useful for us to get a deep understanding on the interactions of light and matters. In addition, the investigations will provide theoretical guidence in the design of novel optical and electronic components, and have potential applications in nanooptics and nanophotonics.
建立非局域有效媒质理论、非局域全波电磁场理论和多重散射理论并结合修正的电磁仿真模拟,研究具有非局域性(或空间色散)、非线性特异材料体系的电磁输运性质。综合考虑特异(或金属)材料内禀非局域性和金属/电介质界面的表面等离激元激发所诱导的外禀非局域性,发展适用于多层膜特异材料体系的非局域有效媒质理论;应用附加性边界条件,建立非局域的非线性全波电磁场散射理论和多重散射方法研究特异材料纳米球(或线)、核-壳结构复合体系的弹性和非弹性散射效应;进一步开展高速电子作用下非局域特异材料体系的相对能量损失和诱导的光子发射等研究;基于非线性光学理论,开展非局域与非线性互作用下三阶非线性和二(三)次谐波产生等研究。将编写系列计算程序来弥补现有电磁仿真软件数值模拟的不足。研究将有助于加深对特异材料体系中光与物质相互作用本质的理解。同时对于新型光学和电子元器件的设计以及在纳米光(子)学领域潜在应用有重要指导意义。
在该基金的资助下,我们的科研工作按照申请书计划顺利开展。重点建立非局域有效媒质理论、非局域全波电磁场理论和多重散射理论并结合修正的电磁仿真模拟,研究具有非局域性(或空间色散)、非线性特异材料体系的电磁输运性质。综合考虑特异(或金属)材料内禀非局域性和金属/电介质界面的表面等离激元激发所诱导的外禀非局域性,发展适用于多层膜特异材料体系的非局域有效媒质理论;应用附加性边界条件,建立非局域的非线性全波电磁场散射理论和多重散射方法研究特异材料纳米球(或线)、核-壳结构复合体系的弹性和非弹性散射效应等。研究有助于加深对特异材料体系中光与物质相互作用本质的理解。同时对于新型光学和电子元器件的设计以及在纳米光(子)学领域潜在应用有重要指导意义。共在 SCI 发表学术论文 29 篇,在影响因子大于2国际学术期刊发表论文 28 篇,在影响因子大于3或PR系列发表论文26篇。超过预期成果(20篇)目标。申请发明专利4项。此外还培养了6名博士生和9名硕士生,其中4名博士生和5名硕士生已顺利毕业。
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数据更新时间:2023-05-31
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