论文部分内容阅读
古斯(F.Goos)和汉欣(H.H?nchen)在1947年首先用实验的方法证明了光在发生全反射时,实际反射点离入射点有一段距离,这一现象被称为Goos-H?nchen位移(简称GH位移)。由于实际的入射光是非理想单色平面波,可分解成不同的单色平面波分量,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位移的调控方法很多,但电磁调控方法在近几年才得到重视。电控GH位移与半导体结合为基于GH位移效应的光学器件集成化、小型化提供了一条可行的途径。另外电磁调控GH位移也为光学传感器的微调提供了一种非常便利的方法,这就可以降低生产此类传感器的某些工艺要求,同时也间接地提高了传感器的使用寿命。本文主要理论研究多层结构中电磁可控的GH位移及应用,取得如下结果:(1)研究对称金属膜覆盖波导(SMCW)结构及金属-氧化物-半导体结半导体结构中的GH位移的电压可控性,提出了一种低电压控制GH位移的方法。首先,以铌酸锂电光晶体为导波层的SMCW双面金属包覆波导结构为基础,研究了一种GH位移的电压控制方法,实验表明在入射波长为859.002nm、外加电压范围为0-2000V时,GH位移的调整范围为0-720μm。其次,以PMN-PT光电透明陶瓷材料为导波层的SMCW双面金属包覆波导结构为基础,研究了电控GH位移的一种SMCW结构,与前一结构相比,它具有速度快、工作电压在几百伏以内等优势。最后,以金属-绝缘体-半导体结为基础,提出了一种低电压控制GH位移的方法,研究表明,当入射波长为10μm的红外激光、控制电压范围为0-12V时,GH位移可达数mm甚至数十mm。(2)基于铁磁流体为导波层的多层结构,研究了铁磁流体中各向同性与各向异性情况下的GH位移的磁可控性,揭示了其可控特性和规律。铁磁流体的光学特性在外磁场作用下,在不同方向上可以表现出各向同性和各向异性。研究包含铁磁流体结构的GH位移时,会出现两种情况:入射面与外磁场垂直时,表现出各向同性的电磁特征;入射面与外磁场方向平行时,铁磁流体表现出各向异性的电磁特征。研究表明,在含有铁磁流体的腔体结构中,经优化参数后,在合适的外磁场控制下,该类结构实现的GH位移大小可达700倍波长以上。