自准直光束在新型Kretschmann结构中的古斯-汉森位移研究

摘要

近年来,光子晶体作为一种新型的光学材料,在其中已证实并观测到许多独特的色散现象,如负折射、超棱镜效应、自准直效应等奇异的物理现象。而Goos-H?nchen位移(GH)正是其奇异现象的一种,因而受到物理学、材料学等学科的广泛重视。在传统的Kretschmann结构中,GH位移一般出现于光束在两介电质间全反射时,而且是在满足布鲁斯特条件的情况下,这种结构由于吸收损耗,反射光束的强度往往很弱,不易测量。本文将由光子晶体棱镜和空气之间放置一个无损介质波导来构成新型Kretschmann结构来研究GH位移。
　　本文主要利用平面波展开法(PWM)和时域有限差分法(FDTD),模拟研究了基于自准直条件下的高斯光束入射光子晶体Kretschmann结构时发生的同时具有正向和负向古斯汉森位移的双束反射现象。研究结论如下:
　　1、利用FDTD法模拟分析高斯光束在新型Kretschmann结构光子晶体和介质波导分界面上同时具有正向和负向位移的双光束反射现象;发现了随着折射率的变化,正向位移一直减小而负向位移先减小后增大;研究表明,当Kretschmann结构支持的相应表面模式激发时才出现这一特殊现象。
　　2、改变介质波导参数,探讨双束反射现象中Goos-H?nchen位移变化与介质波导参数之间的关系。最后利用平面波展开法计算一系列的投影能带以及模式分布,从物理本质上分析解释双束反射现象出现的原因以及Goos-H?nchen位移的改变。

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Contents

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表清单

1 绪论

1.1 光子晶体简介(Introduction to Photonic Crystals)

1.2 光子晶体的主要特征（The Main Characteristic of Photonic Crystal）

1.3 光子晶体分类

1.4 光子晶体应用

1.5 本论文的研究内容及意义

2 光子晶体的理论及研究方法

2.1平面波展开法（PWM）

2.2 时域有限差分方法 （FDTD）

3 新 型 Kretschmann 结 构 中 自 准 直 光 束 的Goos-H?nchen 位移研究

3.1 引言（Introduction)

3.2新型Kretschmann结构设计（ The Design of Structure of new Kretschmann）

3.3结果和讨论(Results and Discussion)

3.4 结论（Conclusion）

4 总结与展望

4.1 本文总结(Conclusions)

4.2 展望(Future Work)

参考文献

作者简历

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