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(shí)驗(yàn)的方法證明了光在發(fā)生全反射時(shí)，實(shí)際反射點(diǎn)離入射點(diǎn)有一段距離，這一現(xiàn)象被稱(chēng)為Goos-H(a)nchen位移（簡(jiǎn)稱(chēng)GH位移）。由于實(shí)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(diào)控方法很多，但電磁調(diào)控方法在近幾年才得到重視。電控GH位移與半導(dǎo)體結(jié)合為基于GH位移效應(yīng)的光學(xué)

2、器件集成化、小型化提供了一條可行的途徑。另外電磁調(diào)控GH位移也為光學(xué)傳感器的微調(diào)提供了一種非常便利的方法，這就可以降低生產(chǎn)此類(lèi)傳感器的某些工藝要求，同時(shí)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(jié)構(gòu)中電磁可控的GH位移及應(yīng)用，取得如下結(jié)果:
　　(1)研究對(duì)稱(chēng)金屬膜覆蓋波導(dǎo)(SMCW)結(jié)構(gòu)及金屬—氧化物—半導(dǎo)體結(jié)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)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(dǎo)波層的SMC

3、W雙面金屬包覆波導(dǎo)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，研究了一種GH位移的電壓控制方法，實(shí)驗(yàn)表明在入射波長(zhǎng)為859.002nm、外加電壓范圍為0-2000V時(shí)，GH位移的調(diào)整范圍為0-720μm。其次，以PMN-PT光電透明陶瓷材料為導(dǎo)波層的SMCW雙面金屬包覆波導(dǎo)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，研究了電控GH位移的一種SMCW結(jié)構(gòu)，與前一結(jié)構(gòu)相比，它具有速度快、工作電壓在幾百伏以?xún)?nèi)等優(yōu)勢(shì)。最后，以金屬-絕緣體-半導(dǎo)體結(jié)為基礎(chǔ)，提出了一種低電壓控制GH位移的方法，研究表明，當(dāng)入射

4、波長(zhǎng)為10μm的紅外激光、控制電壓范圍為0-12V時(shí)，GH位移可達(dá)數(shù)mm甚至數(shù)十mm。
　　(2)基于鐵磁流體為導(dǎo)波層的多層結(jié)構(gòu)，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(xué)特性在外磁場(chǎng)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(jié)構(gòu)的GH位移時(shí)，會(huì)出現(xiàn)兩種情況:入射面與外磁場(chǎng)垂直時(shí)，表現(xiàn)出各向同性的電磁特征;入射面與外磁場(chǎng)方向平行時(shí)，鐵磁流體表現(xiàn)出各向