胶状铁磁流体中的GH位移的可调性研究

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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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