中文摘要：

本项目旨在对压电体超晶格的制备、微结构的表征以及耦合物理效应的研究，重点在对极化激元的研究。选择合适的压电材料和衬底，利用激光脉冲淀积、磁控溅射和离子束溅射等方法制备压电体超晶格，结合微结构的分析、光学性质和介电性质的研究，探索并优化压电体超晶格制备的工艺条件。研究布里渊区折叠对超晶格振动色散关系的影响，布里渊区折叠在电磁波与超晶格振动耦合（极化激元）中所起的作用；对压电体超晶格振动模式以及振动模式与电磁波的耦合进行理论和实验研究，并对压电体超晶格中电子、光子、声子之间的其它的耦合物理效应进行探索。由于压电体超晶格结构与材料的多样性，通过有意识的微结构设计来研究物性与结构之间的内在联系，可以产生许多特殊而有用的新效应，这在基础研究和应用研究方面都是极有意义的。

结论摘要：

本项目对人工微结构材料中电磁波的传播规律进行了理论及部分的实验研究。这些人工材料包括微结构非线性光学材料与微结构压电材料。由于电磁波与材料极化波的耦合效应，各种各样的物理性能得以呈现。在光学超晶格中，光与非线性极化波的强烈耦合可导致准相位匹配的频率转换。研究了一维周期异质结构中的非线性光学效应。由于同步的线性和非线性系数的调制，这一简单的周期结构也能实现级联的参量过程（一般需要准周期结构）。研究了畴反转结构中电光效应对级联参量过程的作用。对于三次谐波产生，通过电光效应（外电场平行于光轴），三次谐波能够被人为地调制并得到一定的增强。而对于二次谐波产生（外电场垂直于光轴），由于同步的非线性和电光系数的调制，故可通过电光效应实现频率转换和模式转换过程的耦合。在压电超晶格中，电磁波与超晶格振动引起的线性极化波的强烈耦合导致声子极化激元。对声子极化激元的有关规律作了探讨，并首次对压电超晶格中的黄昆方程给出了理论推导。此外，由于压电效应的各向异性，超晶格振动能够引起两支正交的光电场之间的耦合；这种异常的耦合效应未曾见于一般的离子晶格。