胶状铁磁流体中的GH位移的可调性研究

摘要

古斯-汉欣位移（Goos-H?nchen Shift，也称为GH位移）在光电子器件、近场光学探测、光通信等领域有着重要的作用。自从 GH位移被古斯和汉欣在实验中发现以来，GH位移的研究一直是光子学领域的热点问题之一，在GH位移的增强效应、负位移、吸收对它的影响等方面都进行了大量的研究，并取得了十分突出的研究成果，但是对于古斯-汉欣位移的可调控性的研究很少。
　　然而，众所周知的是，古斯-汉欣位移的可调性在可调谐光学装置中有非常重要的作用，其原理，通过设计和采用特定的外界环境敏感的材料，在固定的结构装置中实现对光束的主动控制。例如施加电场、磁场、温度以及压力等，从而实现对横向位移的主动控制。根据这一理论特性，本文选取了一种新型功能材料胶状铁磁流体，采用稳定相位法研究其表面反射光束的GH位移的可调性。胶状铁磁流体是由纳米铁磁或亚铁磁颗粒悬浮在液性载体中，形成的胶体悬浮液，既有磁性又具有流动性，这种材料中的纳米悬浮颗粒很容易受到外加磁场的控制，因此我们可以通过适当的改变材料中的环境状态以及自身参数，实现改变材料的粘稠特性和结构特性，从而达到对GH位移的调控。本文从磁可控和结构可控两方面对其可控性进行研究。通过实验数据分析发现，当外加磁场He的局部因子的增加时，反射系数和介电损耗增加，但是很小，反射系数小于百分之一，说明胶状铁磁流体仍保有介电性质，GH位移的绝对值随着局部因子的增加而减小，共振角也移到更大的入射角上，同时GH位移的宽度也有微小的变大。当结构体积因子p增加时，在p取较小值时，胶状铁磁流体表现出介电性质，在p取较大值时，表现为金属性质，损耗也变得非常大，但是 GH位移总体上还是具有一定的规律性，即：GH位移的绝对值随着体积因子的增大而减小，最小反射角增大，带宽增变宽。从而我们推出胶状铁磁流体表面光束的GH位移具有可控性。
　　本文还分析了外加磁场和体积因子组合对GH位移的影响，研究发现，不同外加磁场He的局部因子随着体积因子p增加表现出一定的规律性，GH位移先随着体积因子的增大而增大，然后随着体积因子增大而减小；不同体积因子随着外加磁场He的局部因子增加时，在较小体积因子时，GH位移曲线表现的很异常，在波长较小时，GH位移曲线呈现出漏斗状，曲线并不是随着外加磁场He的局部因子增加而单调变化，波长较大时，GH位移曲线随着局部因子的变化呈现出单调递增。

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第1章 绪论

1. 1 引言

1. 2古斯-汉欣位移研究进展和意义

1. 3铁磁流体的进展与意义

第2章 古斯-汉欣位移的研究方法

2. 1 古斯-汉欣位移的概述

2. 2 古斯-汉欣位移的计算

2. 3 小结

第3章胶状铁磁流体中的古斯-汉欣位移的磁可控性

3. 1概述

3. 2 胶状铁磁流体

3. 3 胶状铁磁流体古斯-汉欣位移的理论模型

3. 4外加磁场对G H位移的影响

3. 5 小结

第4章 胶状铁磁流体的古斯-汉欣位移的结构可控性

4. 1体积因子对G H位移的影响

4. 2 外加磁场和体积因子组合对G H位移的影响

4. 3小结

结论

参考文献

附录A 攻读硕士期间发表的论文

附录B 攻读硕士期间参与的科研项目

致谢