棱镜波导结构的古斯-汉欣位移模拟

模拟并分析了波长为633 nm的偏振光通过Kretschmann-Raether微米级棱镜波导结构时的古斯-汉欣位移.在金膜厚度为45 nm的条件下,当入射角为44.1°时,利用稳态相位理论,得到的最大束位移为+120μm;当入射角为44.1°时,利用COMSOL Multiphysics5.1软件中的波动光学模块,得到的最大束位移为+3.37 μm.在共振角附近,COMSOL Multiphysics5.1模拟软件与稳态相位理论均得到正的古斯-汉欣位移,但是COMSOL Multiphysics5.1软件模拟的结果远小于稳态相位理论仿真的结果.该研究对设计基于古斯-汉欣位移测量的高灵敏度传感器具有指导意义.     

双棱镜结构中透射光束的古斯-汉欣位移

当入射角大于全反射临界角时,双棱镜结构中透射和反射光束的古斯-汉欣(Goos-Haenchen)位移具有饱和效应,并且只有波长数量级。利用稳态相位法研究了当入射角小于全反射临界角时双棱镜结构中透射光束的古斯-汉欣位移。研究表明,传播模式下透射光束的古斯-汉欣位移是空气层厚度、入射角和双棱镜折射率的周期性函数。当透射共振时,透射光束的古斯-汉欣位移可达入射波长的几十倍,与入射角大于全反射临界角的情况相比,透射光束的位移通过边界的相互作用具有共振增强效应;在非共振点处,对称结构中的反射光束具有与透射光束相同的古斯-汉欣位移。共振增强的透射光束的位移在光开关及光耦合器中具有潜在的应用。     

SOI波导反射模式的古斯-汉欣空间位移效应及其数字式热光开关（英文）

借助波导转角镜结构,利用古斯-汉欣空间位移和热光效应折射率调制的有效组合,提出了波导反射模式数字式热光开关结构。在给定入射角的条件下优化了空间古斯-汉欣位移,在具有古斯-汉欣效应的本征态下,反射光束出现了较大的跳跃。在1.0μm厚硅膜的绝缘体上硅平台上,单模输入波导和多模干涉波导结构之间的导模本征态匹配,验证了1×3数字式光开关功能。实验中,器件结构引起的光损耗为0.3 dB,开关功率为130～150 mW,开关时间约为50μs,相邻输出端之间隔离度为15 dB。与马赫-曾德尔干涉仪型的2×2热光开关和等离子体效应热光开关的最新结果进行比较证明了该数字式热光开关的先进性。     

基于古斯-汉欣位移的双通道窄带滤波器

本文利用光束在对称金属包覆波导表面反射得到的异常大的古斯-汉欣(Goos-Hänchen)位移,通过实验实现了双通道窄带滤波.当入射激光波长为859.60 nm时,两通道滤波的峰值位置分别为859.604 nm和859.688 nm,峰值半宽(FWHM)为0.036 nm,而消光比达到15.3 dB.峰值波长可通过改变入射角或小孔位置实现调谐. 关键词： 古斯-汉欣(Goos-Hä nchen)位移 光波导 双通道 滤波器     

基于维格纳方程的电子的古斯-汉欣位移

通过求解电子的维格纳方程研究二维电子气中电子的输运性质.我们发现电子在倾斜入射到势垒界面并反射时,出现与光波类似的古斯-汉欣位移.通过维格纳方程可以得到电子的瞬态演化,不仅可以计算古斯-汉欣位移还能研究电子在势垒内部的运动轨迹以及出现稳定古斯-汉欣位移的时间.与稳定相位法得到的古斯-汉欣位移对比发现,考虑古斯-汉欣位移...     

基于古斯-汉欣位移效应的波长传感研究

利用双面金属包覆波导在导模共振激发时对古斯-汉欣位移具有极大的增强效应来实现激光波长微小变化的监测.双面金属包覆波导由上层金膜、导波层和下层金膜组成.当导波层厚度为亚毫米尺度时,应用自由空间耦合技术使入射的激光以小角度入射,在满足相位匹配的条件下激发超高阶导模.理论研究表明,当波导的辐射损耗等于本征损耗时,反射光的侧向...     

基于奇异光学束缚态的古斯-汉欣位移增大

作为一类具有代表性的光学共振模式,光学束缚态已被用于大幅增大古斯-汉欣位移.然而,在大多数的研究工作中,人们利用的是透射型的束缚态来增大古斯-汉欣位移.因此,古斯-汉欣位移的峰值位于透射谱的极大值(即反射谱的极小值)处,对应的反射率很低,这不利于实验测量与实际应用.本综述阐述了本课题组在近年来利用两种奇异的光学束缚态增...     

银树枝左手超材料的反常古斯-汉欣位移

左手超材料的反常古斯-汉欣位移研究在理论提出后一直没有相关的实验报道。采用干涉法,通过实验测量了银树枝左手超材料在部分反射下的反常古斯-汉欣位移。利用沃拉斯顿棱镜将入射光分为s偏振光和p偏振光,在经过银树枝左手超材料表面反射后,两束偏振光相互干涉得到了干涉图样;通过对干涉图样进行分析计算,得到了样品的古斯-汉欣位移。实验结果证实,当入射光与银树枝左手超材料的谐振频率一致时,古斯-汉欣位移值为负。     

基于古斯-汉欣位移效应的波长传感研究

利用双面金属包覆波导在导模共振激发时对古斯-汉欣位移具有极大的增强效应来实现激光波长微小变化的监测.双面金属包覆波导由上层金膜、导波层和下层金膜组成.当导波层厚度为亚毫米尺度时,应用自由空间耦合技术使入射的激光以小角度入射,在满足相位匹配的条件下激发超高阶导模.理论研究表明,当波导的辐射损耗等于本征损耗时,反射光的侧向位移可达到数百微米,并且此时激发的超高阶导模对波长具有极强的色散能力.通过测量反射光的侧向位移可实现对激光波长变化的实时探测,且具有很高的灵敏度.同时,实验中探测信号只与光束位置相关,可有效避免因光源输出光强的波动带来的干扰.实验测量结果表明对激光波长在859nm附近的分辨率可达到0.2 pm.     

古斯—汉欣位移的发现与发展

目前古斯-汉欣位移泛指有限束宽光束在界面处反射或透射时,在入射平面内会出现偏离几何光学预言的一小段横向移动量。古斯—汉欣位移的研究可追溯至牛顿时代,但直到1947年才在实验上发现了该位移,此后人们开始对其逐步深入研究。作为一种基本的物理现象,它已延伸到声学、量子力学和物质波等领域。文章作者结合自身研究经历与认识,从古斯—汉欣位移的发现、理论解释及最新的研究进展等方面对其进行介绍。     

SOI波导反射模式的古斯-汉欣空间位移效应及其数字式热光开关

借助波导转角镜结构,利用古斯-汉欣空间位移和热光效应折射率调制的有效组合,提出了波导反射模式数字式热光开关结构.在给定入射角的条件下优化了空间古斯-汉欣位移,在具有古斯-汉欣效应的本征态下,反射光束出现了较大的跳跃.在1.0μm厚硅膜的绝缘体上硅平台上,单模输入波导和多模干涉波导结构之间的导模本征态匹配,验证了1×3数...     

电介质膜对受抑全内反射结构中古斯-汉欣位移的增强

受抑全反射结构中,反射光束和透射光束的古斯汉欣(Goos-Hanchen)位移同时存在,对称双棱镜结构的受抑全反射古斯汉欣位移通常只有波长量级,在实验中很难测量。计算了在入射角大于棱镜与空气界面的临界角小于棱镜与薄膜界面临界角时,镀有电介质膜的对称双棱镜的受抑全反射过程中入射光束的反射系数和透射系数的复数表达式。利用稳态相位法计算得出透射光束和全反射光束的古斯汉欣位移。结果表明,反射光束和透射光束古斯汉欣位移量相同,与入射角大小、薄膜厚度以及空气层厚度有关。在入射角小于但接近棱镜与薄膜界面的临界角,薄膜厚度和空气层厚度一定时,古斯汉欣位移量共振增强达到波长的数百倍。     

量子相干表面等离子体谐振系统中古斯-汉欣位移的控制

当光束在两种介质的分界面上发生全反射时,反射光会产生横向的古斯-汉欣(GH)位移。在Kretschmann结构中引入原子介质,利用耦合光激发表面等离子体波,研究了表面等离激元辅助的干涉效应作用下探测光的反射GH位移。通过对比耦合光分别为行波和表面等离子体波时探测光的反射率和反射GH位移,发现当探测光入射角偏离谐振角时,反射率曲线会出现类似Fano共振的不对称性,反射GH位移关于探测光失谐量有一段线性变化区域,且可以在正负之间变化;当耦合光为表面等离子体波时,反射GH位移对探测光失谐量的变化更敏感。     

银树枝左手超材料的反常古斯-汉欣位移EI北大核心CSCD

左手超材料的反常古斯-汉欣位移研究在理论提出后一直没有相关的实验报道。采用干涉法,通过实验测量了银树枝左手超材料在部分反射下的反常古斯-汉欣位移。利用沃拉斯顿棱镜将入射光分为s偏振光和p偏振光,在经过银树枝左手超材料表面反射后,两束偏振光相互干涉得到了干涉图样;通过对干涉图样进行分析计算,得到了样品的古斯-汉欣位移。实验结果证实,当入射光与银树枝左手超材料的谐振频率一致时,古斯-汉欣位移值为负。     

左手材料复合双棱镜内部界面的古斯-汉森位移

设计了一种左手材料复合双棱镜,由两块各向同性左手材料棱镜与夹在其间的、其界面与光轴成一定的角度的单轴各向异性左手材料平板构成.研究了发生在其内部界面上的古斯-汉森位移.分析了发生折射的条件和古斯-汉森位移的符号.研究发现,反射波与透射波有相同的古斯-汉森位移,透射波的古斯-汉森位移随着薄层厚度的增加而振荡,整体上呈增加趋势;在透射共振点,透射波的古斯-汉森位移达到极大值,且极大值可达入射波波长的数十倍;发现入射角和光轴与界面的角度对透射波的古斯-汉森位移有很大影响.最后简单地探讨了这种双棱镜的潜在应用.     

概率波的古斯-汉森位移

概率波在传输过程中很多性质可以与电磁波进行类比,电磁波入射至两种介质的交界面上发生全反射时会产生古斯-汉森位移,概率波在穿透势垒时也有类似的古斯-汉森位移现象,本文推导了概率波穿透方势垒时的古斯-汉森位移表达式,并讨论了该位移与入射角、势垒宽度、粒子能量等参量之间的关系.     

双层单负材料结构的古斯-亨兴位移调控

运用反射相位法和高斯光束峰值位移判断法研究了由电单负材料(ENM)和磁单负材料(MNM)组成的双层结构的古斯-亨兴位移现象.首先利用传输矩阵计算结构的反射系数,通过对反射系数的相位分析,发现对于单层的电单负材料和单层的磁单负材料,反射高斯光束的古斯-亨兴位移方向相反,同时位移的大小与材料厚度存在一定的联系.进一步对双层...     

棱镜-漏波导耦合器的理论分析

根据多光束干涉原理,理论上分析了棱镜-漏波导耦合器,且与棱镜-波导耦合器作了比较,给出正确使用这两种耦合器的判据.分析结果表明,在强耦合条件下,棱镜-漏波导耦合器可用于薄膜参数测量和光波导输入-输出耦合;对于弱耦合,本文的结果与Tien和Ulrich的理论一致.     

聚氨酯结构与径向分布的分子动力学模拟（英文）

采用分子动力学方法计算得到DHI-乙烯醇聚合体系统的结构和径向分布函数.讨论了系统结构和径向分布函数与温度和压力之间的关系.结果表明粘合系统的空间分布一般地随着温度和压力的增加而收窄,对增加聚氨酯系统的粘合性具有积极的意义.     

基于单相机-双棱镜的小型三维指纹获取系统（英文）

提出了一种小型非接触式三维指纹获取系统.该系统采用单个CCD相机作为图像传感器,利用相机镜头结合双棱镜的成像装置在单帧CCD图像上获得立体图像对,再基于立体视觉原理重建三维指纹.整个系统封装后尺寸为12mm×12mm×10mm.基于该系统进行了指纹获取实验,测量的均方根误差为0.022mm.该系统操作简单且结构紧凑,为三维指纹的获取提供了一种小型化方案.