衰減全反射光束的Goos-Hanchen位移特性及其機制研究.pdf

1、隨著光科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是隨著全光系統(tǒng)概念的提出和發(fā)展以及集成光學(xué)的發(fā)展，人們開展了有限光束在微結(jié)構(gòu)中的傳播問題的研究，為微結(jié)構(gòu)中有限光束在光學(xué)器件及集成光學(xué)中的應(yīng)用開辟了一個廣闊的領(lǐng)域。本文圍繞微結(jié)構(gòu)中的GH位移，主要研究了Kretschmann-Raether結(jié)構(gòu)中的GH位移以及GH位移產(chǎn)生的機制問題和弱損耗電介質(zhì)薄膜衰減全反射結(jié)構(gòu)中的GH位移特性及其解釋等問題。論文的主要內(nèi)容包括以下二個方面： 1、利用能流方法和Ar

2、tmann公式分別研究了Kretschmann-Raether結(jié)構(gòu)中的反射光束的GH位移問題。發(fā)現(xiàn)利用Artmann公式可以很好地解釋該結(jié)構(gòu)中的位移，而能流方法卻與實驗的結(jié)果有很大的差別。這表明Artmann公式在這種結(jié)構(gòu)中是有效的，而能流方法是無效的。同時表明，由于該結(jié)構(gòu)中存在一個反射系數(shù)的絕對值為零的點，其對應(yīng)的金屬薄膜的臨界厚度將金屬薄膜分成了兩個區(qū)域。在等離子體共振角度附近，當(dāng)薄膜厚度小于臨界厚度時，位移被正向的增強，當(dāng)薄膜厚度

3、大于臨界厚度時，位移被負(fù)向的增強。利用有限光束的GH位移可以知道Artmann公式只是在某些條件下的近似，并且由有限光束的GH位移可以得到GH位移產(chǎn)生的機制是：入射光束是有一系列平面波組成的，各平面波分量反射時都會經(jīng)歷不同的振幅和相位的變化，然后重新疊加構(gòu)成反射光束，從而產(chǎn)生了GH位移。 2、利用Artmann公式研究了弱損耗薄膜衰減全反射結(jié)構(gòu)中反射光束的GH位移特性。發(fā)現(xiàn)反射系數(shù)的絕對值和反射光束的位移都會隨著入射角度變化而振

4、蕩，當(dāng)共振條件滿足時，反射系數(shù)的絕對值將被極大的減弱，同時反射光束的位移將被極大地增強。其中，共振增強的位移有正有負(fù)。進一步研究發(fā)現(xiàn)不同的入射角度、薄膜厚度和薄膜損耗下會存在一系列反射系數(shù)的絕對值為零的點，這些點是滿足共振條件的共振點中的一些特殊的點。對于給定的薄膜厚度，每一個共振點處都會存在一個臨界的損耗使得反射系數(shù)的絕對值為零。在該點的兩側(cè)反射系數(shù)的相位表現(xiàn)出不同的行為，從而導(dǎo)致了正的和負(fù)的增強的位移。此外，隨著入射角度的變小，共振