中文摘要：

光子晶体由于巨大的科学价值和应用前景，受到各国政府、军方、学术机构以及高新技术产业界的高度重视。近来，实验上发现含有金属的光子晶体兼具金属的光学非线性和光子晶体的光子带隙特征；同时，磁性材料用于光子晶体中以及通过外加磁场作为控制手段，会导致电磁波在光子晶体中的传播出现新的特性。我们应用和发展有效媒质理论、用传输矩阵和数值模拟等方法，从麦克斯韦方程和边界条件出发，考虑金属和介电组分的非线性和磁性材料

结论摘要：

本项目研究了磁光子晶体的非线性光学和磁光性质。重点发展理论模型，并用张量有效介质理论，传输矩阵数值计算的方法，研究磁光子晶体的电磁传播性质，法拉第磁光效应等。我们发现在一定的频率范围内，通过控制颗粒组分的体积分数和微几何形状，可以实现磁性颗粒复合体系的非线性光学和磁光效应的增强；还推广了4×4传输矩阵方法研究含有液晶材料的磁光子晶体的光学特性，研究表明在禁带范围内缺陷模的出现，液晶的结构厚度影响缺陷模的频率位置，还成功的预测出含有液晶材料的磁光子晶体的法拉第磁光效应明显增强来源于液晶的各向异性；发展具有形状分布的张量有效介质理论研究具有组分梯度的颗粒复合材料的磁光性质，研究表明在一定条件组分梯度的引入有利于实现法拉第转角共振峰的展宽，同时降低法拉第转角共振峰的幅度。我们还进一步分析了组分梯度形式一定时颗粒复合材料法拉第转角对颗粒杂质的微几何形状因子的依赖，发现含有针尖状的金属颗粒复合材料的法拉第转角的共振峰可以有显著增强。开展对磁光子晶体的非线性光学和磁光性质研究将是对光电子学、电磁场理论、磁性物理等学科的重要补充，此外该研究为开发和研制新型光电器件提供理论依据。