電磁可控Goos-H_nchen位移理論研究.pdf

1、古斯(F.Goos)和漢欣(H.H(a)nchen)在1947年首先用實驗的方法證明了光在發(fā)生全反射時，實際反射點離入射點有一段距離，這一現(xiàn)象被稱為Goos-H(a)nchen位移（簡稱GH位移）。由于實際的入射光是非理想單色平面波，可分解成不同的單色平面波分量，不同分量具有不同的反射相移，出射后再合成就形成了GH位移。
　　GH位移的調控方法很多，但電磁調控方法在近幾年才得到重視。電控GH位移與半導體結合為基于GH位移效應的光學

2、器件集成化、小型化提供了一條可行的途徑。另外電磁調控GH位移也為光學傳感器的微調提供了一種非常便利的方法，這就可以降低生產(chǎn)此類傳感器的某些工藝要求，同時也間接地提高了傳感器的使用壽命。本文主要理論研究多層結構中電磁可控的GH位移及應用，取得如下結果:
　　(1)研究對稱金屬膜覆蓋波導(SMCW)結構及金屬—氧化物—半導體結半導體結構中的GH位移的電壓可控性，提出了一種低電壓控制GH位移的方法。首先，以鈮酸鋰電光晶體為導波層的SMC

3、W雙面金屬包覆波導結構為基礎，研究了一種GH位移的電壓控制方法，實驗表明在入射波長為859.002nm、外加電壓范圍為0-2000V時，GH位移的調整范圍為0-720μm。其次，以PMN-PT光電透明陶瓷材料為導波層的SMCW雙面金屬包覆波導結構為基礎，研究了電控GH位移的一種SMCW結構，與前一結構相比，它具有速度快、工作電壓在幾百伏以內等優(yōu)勢。最后，以金屬-絕緣體-半導體結為基礎，提出了一種低電壓控制GH位移的方法，研究表明，當入射

4、波長為10μm的紅外激光、控制電壓范圍為0-12V時，GH位移可達數(shù)mm甚至數(shù)十mm。
　　(2)基于鐵磁流體為導波層的多層結構，研究了鐵磁流體中各向同性與各向異性情況下的GH位移的磁可控性，揭示了其可控特性和規(guī)律。鐵磁流體的光學特性在外磁場作用下，在不同方向上可以表現(xiàn)出各向同性和各向異性。研究包含鐵磁流體結構的GH位移時，會出現(xiàn)兩種情況:入射面與外磁場垂直時，表現(xiàn)出各向同性的電磁特征;入射面與外磁場方向平行時，鐵磁流體表現(xiàn)出各向