量子力学的Goos-Hanchen效应

指出量子力学也存在类似于电磁波的Goos-Hanchen效应.用二维波包在二维势阶的散射模型分析了Goos-Hanchen效应的内在原因.

Goos-Hanchen效应的声学模拟及在地球物理中的应用

在概述古斯-汉森效应(Goos-Hanchen)的声学模拟的基础上,提出反射P波在液体-固体(液-固)界面上产生的横向位移的新物理模型。以水-有机玻璃界面为例,对反射P波的一些物理特性进行数值计算和分析。结果表明,对于过入射临界角区域,反射P波在液-固界面上会产生一个横向位移;反射P波在界面上的传播速度不但与界面两侧介质的物理参数有关,还与入射P波的入射角有关。因此可以预测,在声波测井中测量到的首波信号可能是反射P波,而不是传统声波测井模型中描述的"滑行折射P波";将液-固界面上的声学横向位移的物理模型推广到固体-固体(固-固)界面上,可建立一种大角度(过入射临界角)入射的地震勘探数据的精确时-深转换算法。

全反射SH地震波的Goos-Hinchen效应动校正时差

利用SH地震波(偏振化方向垂直入射面的横波)在地层界面反射系数的附加相角导出了SH波GoosHnchen效应所引起的横向偏移和横向偏移渡越时间,给出了Goos-Hnchen效应正常时差公式,讨论了Goos-Hnchen效应对反射SH波正常时差的影响,绘出了横向偏移、横向偏移渡越时间、Goos-Hnchen效应正常时差及Goos-Hnchen效应正常时差校正量曲线.数值算例表明:对掠入射波或入射角在临界角附近的入射波,SH反射波的横向偏移、横向偏移渡越时间非常大,Goos-Hnchen效应对正常时差会产生较大的测量误差,在其他角度的入射波,横向偏移(横向偏移渡越时间)与波长(周期)为同一个数量级.横向偏移效应对SH反射波的传播走时影响是不可忽略的,因此在实际的地震资料处理中应进行横向偏移效应误差校正.

古斯-汉欣(Goos-Hnchen)位移的研究

该文解释了由古斯-汉欣位移引出的违反相对论的因果律佯谬问题;导出了共振激发下古斯-汉欣位移增强必须满足的条件;在此基础上,用波长为860 nm的半导体激光在实验上获得了迄今为止最大的0.9 mm的正向位移和0.2 mm的负向位移;同时,利用双面金属包覆波导中超高阶导模的特殊性质和增强的古斯-汉欣位移实现了高灵敏的位移和溶液浓度的传感以及观察空间色散的超棱镜效应.

单负双负磁导率和电容率介质中的Goos-Hnchen位移

推导了Goos-Hnchen位移的表达式,讨论了光线从双正介质(电容率ε>0,磁导率μ>0)或双负介质(ε<0,μ<0)中入射到双正介质、双负介质或单负介质(ε>0,μ<0或ε<0,μ>0)界面的Goos-Hnchen效应.

光在不同界面反射时的Goos-Hnchen位移

分别计算了光由正折射率材料入射到负折射率材料,由负折射率材料入射到正折射率材料,由一种负折射率材料入射到另一种负折射率材料时,反射光束所产生的Goos-Hnchen位移.材料的吸收作用以及TE和TM极化对Goos-Hnchen位移的影响被分析.

非线性左右手媒质界面的Goos-Hnchen位移

由均匀平面电磁波在左右手媒质界面满足的切向边界条件出发,推导了电磁波由线性传统媒质入射到非线性左手媒质时波的传播特性。利用时间延迟的方法,给出全反射情况下媒质界面非线性Goos-Hnchen位移表达式。分析了非线性左手媒质界面的侧向位移随入射角及入射波电场强度的变化关系,发现入射波场强对传输特性起决定作用:当入射波电场小于临界场强时,调节入射场强可以控制相应的侧向位移;当入射波电场大于临界场强时,不再满足全反射条件,部分入射波透射到非线性介质中。波导中加入非线性介质不仅可以调节侧向位移的大小,且可以实现对入射波场强的控制。

基于古斯汉欣效应的皮米级位移传感器的实验研究

本文利用光束在对称双面金属包覆波导表面反射时古斯-汉欣(Goos-Hanchen)位移具有极大的增强效应,提出一种灵敏度的极高的新型位移传感器。与传统的光强传感器相比,这种传感器消除了光源的能量波动对灵敏度的影响,从而能够观测更加微小的位移变化。在实验上实现了8pm微小位移传感。研究表明,该器件测量实时性强、精确度较高、设备简单、成本低、易于调节等诸优点,预计在微加工等领域具有很高的研究和应用价值。

三维狄拉克半金属红外波段的古斯—汉欣效应研究

从理论上研究了三维狄拉克半金属(3D DSM)与石墨烯结合的红外波段的古斯—汉欣(GH)效应,并与石英玻璃的GH效应进行了对比.结果表明:覆盖石墨烯加剧了反射光相位的变化,明显增强了GH位移,改变了GH位移的正负.p偏振的光以布儒斯特角入射时,覆盖有石墨烯的3D DSM的GH位移出现正向峰.3D DSM的GH位移对于平板厚度比石英玻璃敏感,随平板厚度变化时出现震荡峰.在金属区域和高损耗电介质区域,GH位移接近零;在无损耗电介质区域,GH位移随波长变化呈现震荡特性.

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。

狄拉克半金属中电调谐古斯-汉欣位移

古斯-汉欣位移在光束反射中有重要意义.理论分析并数值验证了线偏振光入射到狄拉克半金属上的古斯-汉欣位移.通过辨别介电函数的实部,确定狄拉克半金属的高损耗和低损耗电介质响应和金属响应.仅在金属响应区,大的相位跃变引起大的古斯-汉欣位移,可用作红外滤波.并且在金属响应区,TE偏振的古斯-汉欣位移永为正且接近零,但随着费米能增加TM偏振的古斯-汉欣位移总是为负且有最小值.通过电调谐狄拉克半金属的费米能,可以调控介电函数和古斯-汉欣位移,反之古斯-汉欣位移能够用来测量费米能.

三维狄拉克半金属的古斯-汉欣效应研究

用有限元软件Comsol Multiphysics进行模拟仿真,研究了线偏振光入射到三维狄拉克半金属的古斯-汉欣效应。结果表明,对于TE/TM偏振入射光,随着波长增大,古斯-汉欣位移均达极值,不同偏振光的古斯-汉欣位移方向相反。

基于古斯-汉欣位移差分信号的波长锁定

利用双面金属包覆波导对古斯-汉欣(GH)位移具有极大的增强效应和GH位移对入射光波长极其灵敏这两特性,本文基于GH位移差分信号提出了一种稳定度高的波长锁定方法.在实验中,测量信号是反射光束位置的移动,不受激光光强涨落的影响,可有效避免因激光光强波动所带来的误差,波长锁定的稳定度能进一步提高.该方法能实现皮米量级的激光波长锁定,且其制作工艺简单.