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。     

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...     

物理光学 光学性质、效应

O436 2005053266 双棱镜结构中透射光束的古斯-汉欣位移=Goos-Hanchen shift of the transmitted light beam in a two-prism configu- ration[刊,中]／朱绮彪(上海大学理学院物理系．上海 (200444)),李春芳…∥光学学报．-2005,25(5)．-673- 677 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。图     

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     

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。     

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。     

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。     

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大古斯-汉欣位移的研究情况。第一种光学束缚态为四部分光栅-波导复合结构中的连续谱准束缚态。古斯-汉欣位移的峰值位于反射谱的极大值处,反射率高达100%。第二种束缚态为光子晶体异质结中的界面态。界面态的反射率可由光子晶体的虚相位的失配程度进行灵活调节。古斯-汉欣位移的峰值虽位于反射谱的极小值处,但反射率仍可达到97.6%。这两种奇异的光学束缚态在大幅增大古斯-汉欣位移的同时,保持了较高的反射率,这克服了传统增大古斯-汉欣位移的方法的低反射缺点。由于这两种奇异的光学束缚态具有较高的反射率,古斯-汉欣位移将更容易在实验上被测量到,因此后续有望将其应用在各类高性能传感器、光开关、光存储器件、波分(解)复用器件和偏振分光器件的设计中。     

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。     

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COMSOL Multiphysics的Cu_2O纳米线光腔模式仿真分析

通过COMSOL Multiphysics有限元模拟软件,建立了一维Cu_2O纳米线的仿真模型,分别求解长度为2μm、直径分别为160nm和240nm时激子发光及其在纳米线中形成的光学腔谐振模式,同时测试了2种尺寸样品的荧光光谱,并分析了各尺寸Cu_2O纳米线光学模式的差异.实验与仿真结果表明:在这2种尺寸的样品中确实存在光学腔谐振效应引起的激子发光本征模式,且在样品直径达到240nm时,可以支持2种光场谐振模式.     

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.     

闪耀角可调微型可编程光栅的优化设计与仿真模拟

基于体硅微加工技术,设计了一种闪耀角可调的微型可编程光栅,对该光栅进行优化设计,并理论计算不同闪耀角、入射角条件下相对光强分布,采用COMSOL有限元仿真软件模拟不同入射参量下远场相对光强分布.结果表明:设计的可编程光栅有效反射面积占光栅总面积的83.63%,比表面微加工技术设计的光栅提高8%以上,最大工作闪耀角为6.84°;当532nm波长垂直入射时,0~10°闪耀角调制范围内最大衍射效率为96.67%.     

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.     

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。     

产生蓝色相干辐射和实现Nd:YAG 1.0642μm倍频90°非临界相位匹配的Nb:KTiPO4

本文报道了用熔盐顶部籽晶法生长Nb浓度(0～13)mol%的Nb:KTP晶体的倍频的Ⅱ型相位匹配的截止波长和Nd:YAG 1.0642μm及Nd:YA1O3 1.0795μm激光在这些晶体中倍频的最佳相位匹配角的测量结果.从中可看出,由于Nb5+的引入使KTP晶体倍频的Ⅱ相位匹配的截止波长有效蓝移,目前已使截止波长蓝移至937nm且有效产生468.5nm的倍频蓝光.同时Nb5+的引入使Nd:YAG 1.0642μm激光和Nd:YA1O3倍频的最佳相位匹配方向产生很大的变化,目前已使Nb:KTP晶体倍频的最佳相位匹配方向为θ＝88.32°、Φ＝0°,非常接近于90°非临界相位匹配方向.     

薄膜-光栅混合结构中的古斯-亨兴位移与光束形变现象

讨论了基于薄膜-光栅混合结构的导模共振滤光片中的古斯-亨兴位移与光束形变现象.模拟结果表明,这种结构可以产生入射光波长300倍量级的横向位移量,同时位移最大的波长上反射率也最大,因而便于实验观测与在实际应用中提高能量利用率.分别采用经典的稳态位相法以及基于高斯光束角谱展开的数值计算方法,计算了有限大小光束入射到薄膜-光栅结构后所产生的古斯-亨兴位移效应以及相伴的光束变形效应,着重讨论了人射光束腰斑大小对位移量的影响,这些数值模拟可为下一阶段的实验打下理论基础.     

入射角对双层衍射光学元件衍射效率的影响

基于单层衍射二元光学元件的相位延迟表达式,将双层衍射光学元件的衍射面用二元光学元件的台阶表面近似模拟,推导出光束斜入射时双层衍射光学元件的衍射面产生的相位延迟,揭示出含有斜入射角度的双层衍射光学元件衍射效率表达式.实例分析结果表明,双层衍射光学元件衍射效率仅在一定角度范围内对入射角的变化不敏感,当入射角度持续增大时,衍射效率随入射角的增加快速下降.当入射角从0°增大到4.5°时,衍射效率几乎没有下降;当入射角从4.5°增大到6.7°时,衍射效率开始缓慢下降到95%;当入射角从6.7°增大到9.5°时,衍射效率明显下降到80%;当入射角从9.5°增大到18°时,衍射效率快速下降到0.