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磁性材料的非线性效应来自于材料本身的一种内禀性质。反铁磁材料作为一种典型的磁结构,它的光学非线性研究已成为当前的一个热点。反铁磁材料的共振频率响应区间处于远红外到毫米波之间,正是位于太赫兹频段。而太赫兹波频区又是目前国际上新的通信和探测技术开发的重要频谱区域。因此研究这一区间反铁磁材料的非线性性质是有实际意义的。理论上传统非线性光学性质主要来自于介质中的电极化对电磁波电场的非线性响应;而对于磁性物质来说,动力学磁化的非线性响应主要来自于介质中的磁化对电磁波磁场的非线性响应。反铁磁材料的非线性效应比较弱,要激发其非线性效应需要很高的光强。因此,在现有光源的基础上,提高其非线性效应对实际应用研究是非常有意义的。 本文以传递矩阵方法和光局域化原理为理论基础,研究了反铁磁三明治结构及一维反铁磁光子晶体光学双稳态性质。研究获得以下有意结果: 1.通过研究Voigt位型下反铁磁体三明治结构(SiO2/MnF2/ZnF2),发现通过改变电磁波的入射角、入射频率以及外磁场强度可进一步调控光学双稳态的阈值范围及出现的频率位置。 2.Voigt位型下,将反铁磁薄膜插入电介质中构成一维反铁磁光子晶体。研究发现,激发非线性效应所需的入射光强上阈值有所降低。这主要是光在反铁磁层内局域化造成的。 本文研究结果展示了反铁磁体系丰富的物理现象,揭示电磁波磁场与反铁磁原子磁矩相互作用的物理机制与规律,从理论上实现调节外加磁场强度来间接控制反铁磁材料性能的目的,为反铁磁材料应用研究奠定理论基础,为设计和制造THz波器件提供理论支持。