基于雙面金屬包覆波導中古斯?jié)h欣效應的位移傳感器的研究.pdf

1、古斯?jié)h欣位移最早在1947年被提出。其描述的是全反射過程中，反射光會經(jīng)歷一個側向位移，而從非幾何光學指出的反射點出射。自從古斯?jié)h欣效應提出以來，關于其產(chǎn)生原因和相關屬性的理論研究不斷發(fā)展，同時發(fā)現(xiàn)了古斯?jié)h欣位移在不同情況下的增強效應。 基于以下幾個因素，本文提出了基于雙面金屬包覆波導中古斯?jié)h欣效應的位移傳感方法。首先，反射光經(jīng)歷的古斯?jié)h欣位移對于導波層厚度具有很高的靈敏度。其次，雙面金屬包覆波導中古斯?jié)h欣位移的增強效應非常顯著，

2、達到幾百微米，如果利用一維位置敏感探測器進行觀測，可以獲得極高的探測精度。同時，亞毫米尺度的雙面金屬包覆波導中的超高階導模對導波層厚度也具有極高的靈敏度，這進一步增強了最終的傳感精度。最后，觀測古斯?jié)h欣效應與入射光能量波動無關，使得傳感器的信號噪聲得以降低。本文利用雙面金屬包覆波導的電磁場模型對于其中的導波模式進行了分析，并利用靜態(tài)相位法和高斯光束數(shù)值模擬方法對雙面金屬包覆波導中的古斯?jié)h欣位移增強效應進行了理論計算。由此，推導出了增強的

3、古斯?jié)h欣位移對導波層厚度變化的靈敏度，并進行了定量的數(shù)值模擬。而后，本文給出了具體的傳感器設計和實驗方案，在實驗中驗證了數(shù)值模擬的結果。 隨著雙面金屬包覆波導中古斯?jié)h欣位移的增強效應被越來越多的應用于光器件的設計當中，進一步認識反射光束在發(fā)生古斯?jié)h欣位移時的具體行為十分必要。因此，本文基于以往對雙面金屬包覆波導中古斯?jié)h欣位移的研究，對反射光斑內(nèi)的能量分布進行了高斯光束數(shù)值模擬。發(fā)現(xiàn)當古斯?jié)h欣位移被增強到束腰寬度的尺度，即出現(xiàn)了明