含有损耗双负介质的棱镜波导中古斯汉森位移特性研究

研究含有损耗的双负介质导波层的棱镜波导耦合系统中的古斯汉森(Goos-H?nchen,GH)位移增强效应。采用稳态相位理论得出了GH位移的表达式,并推导出获得较大GH位移的充分条件;通过仿真分析,研究了介电常数、包层和导波层的厚度对GH位移的影响,同时验证了增强GH位移的充分条件的有效性。结果表明,利用双负介质做棱镜波导系统的导波层可以有效克服材料自身带来的损耗,实现较大值的GH位移;同时,系统中的GH位移极大值对包层和导波层的厚度的微弱变化(1纳米)十分敏感,可用来制作高灵敏度的表面平整度探测器。

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.

基于Ω粒子的手性特异材料中的古斯-汉森位移

为了研究基于Ω粒子共振模型的各向异性手性特异平板材料的反射光束的偏移效应,利用稳态相位法,给出了反射光束的古斯-汉森(Goos-Hanchen,GH)位移的表达形式。数值模拟结果显示:对于横磁波入射,共同极化反射分量的相对GH位移在两个布儒斯特角处得到增强,而对应于大布儒斯特角的GH位移的增强峰更大。同时,大布儒斯特角处的GH位移的增强对手性材料的厚度和入射频率非常敏感,通过微调厚度或入射频率,可实现GH位移正负增强的转换。在入射角不变的情况下,选择合适的入射频率,可实现不同厚度处共同极化GH位移的正负增强转换。另外,对于固定的手性材料厚度,通过微调入射角,还可实现共同极化GH位移在不同频率处的正负增强。

各向异性球颗粒的古斯-汉森位移

从Lorenz-Mie散射理论出发,研究了平面波照射到各向异性球颗粒上出现的古斯-汉森(GH)位移。当颗粒半径较小时,电共振对GH位移有显著增强,其峰值随着各向异性电参数的变大而变小并且峰值位置向右移动;对于特殊的近零材料(εr近0),GH位移数值较大,且随着各向异性电参数的变大而变小,此时峰值位置向左移动。对各向异性球颗粒中GH位移的研究,将有利于各向异性材料在微波或光学系统中的应用。

含各向异性特异材料三明治结构的Goos-Hnchen位移研究

采用稳态相位法研究了正折射率材料/各向异性特异材料/金属三明治结构反射波的Goos-Hnchen(GH)位移.分别给出了在第一界面处发生全反射和部分反射情况下GH位移的解析表达式,并分析了含有4种不同类型特异材料三明治结构反射波产生GH位移的条件及GH位移的正负情况.通过数值计算系统研究了各向异性特异材料的光轴与界面的夹角α、入射角φ以及特异材料厚度d对GH位移的影响,计算结果与理论分析有很好的吻合.通过对特异材料结构中GH位移的研究,将有利于特异材料在微波或光学系统中的应用.

光束在一维光子晶体中的古-汉位移特性

根据传输矩阵法,研究光束在一维光子晶体中的古斯-汉森位移.结果表明,光子晶体结构的随机误差能够增强光子禁带中的古斯-汉森位移.该位移与光子晶体材料的折射率、光子晶体的周期数,以及光束的入射角有关.研究结果还表明,在掺杂的一维光子晶体中,结构的随机误差会降低缺陷态附近的古斯-汉森位移,同时在禁带的其他地方,位移得到增强.

金属层与单层石墨烯准晶体的古斯-汉森位移

针对一般多层光子晶体中的古斯-汉森位移的幅值较小的情况,需要寻找其他类型的结构来增强古斯-汉森位移。通过传输矩阵法探究金属层、介电层和准周期光子晶体所组成的结构的古斯-汉森位移,其中准周期光子晶体是由电介质材料和单层石墨烯以斐波那契数列的方式排列而成。结果表明,该结构的古斯-汉森位移因所激发的金属的等离子体极化激元成功地在指定的工作波长2μm处实现了放大,其峰值可达到入射波长的7330倍。还研究了单层石墨烯的光学参数、介电材料的厚度对位移的影响,证实了改变这些参数可以实现对古斯-汉森位移的调控。

各向异性异质材料中的Goos-Hnchen位移研究

对单轴各向异性材料中的负折射进行了讨论,并对具有负折射率的准左手介质(NI-QLHM)表面的古斯-汉森位移进行了详细的理论研究,给出了横电(TE)波和横磁(TM)波入射时的古斯-汉森位移d和穿透深度dz的表达式.对TE入射波的情况进行了数值模拟,结果显示,在μz<0的情况下,频率ω分布在4~6GHz之间时,各向异性材料为NI-QLHM.而磁导率分量|μz|越小,在NI-QLHM频率区域越容易实现全反射;随着频率的增加,临界角减小,从而发生全反射的入射角的范围增加,同时也将导致准左手化材料的有效折射率减小.结果还显示,对于同一个入射角,随着频率ω的增加,古斯-汉森位移减小,即随着折射率n的减小,古斯-汉森位移减小.而穿透深度dz与古斯-汉森位移d相对应,穿透深度越大,古斯-汉森位移也越大.

二维光子晶体的负古斯-汉森位移

利用传输矩阵法研究了高斯光束被二维光子晶体反射时所出现的古斯-汉森(GH)位移。在反射带内,对于完整的光子晶体,反射时出现的古斯-汉森位移很小;当适当地改变表层空气柱的半径时,可以在反射带内获得数十倍于晶格常数的负古斯-汉森位移。对这种性质的研究将有助于提高光子晶体和其他微、纳米光学器件互连时的耦合效率。

SOI纳米线波导导光机理的物理分析

SOI(silicon-on-insulator)纳米线波导及其器件是近年来光电子学领域研究的重点内容之一.文章从基本的导波光学理论出发,引入古斯-汉森位移理论,对SOI纳米线波导导光的物理机制进行了分析并给出了物理解释和模拟结果.

左手材料研究综述

左手材料是一种人造材料，其材料参数ε与u同时为负值。电磁波在左手材料中传播时，电场矢量、碰场矢量以及波矢量满足左手定则。它在滤波器、功分器及天线等领域有极其重要的应用，此外，左手材料还具有超级解像特性，所以也可用于制作超级透镜。本文从左手材料的特性与分类入手，探讨了左手材料所特有的负折射特性、反多普勒现象、反古斯-汉森位移及零反射特性。本文还阐述了目前常用的几种判断材料是否具有左手特性的几种方法。此外，本文还对左手材料的热点应用做了介绍。