1 苏州大学物理科学与技术学院，江苏 苏州 215006
2 苏州城市学院光学与电子信息学院，江苏 苏州 215104
古斯-汉欣位移是二维或更高维体系中反射光中心产生的侧向位移。通过Mie理论，利用纳米金属球颗粒Drude模型，研究了线偏振光入射条件下纳米球颗粒远场侧向位移的变化规律。通过推导古斯-汉欣位移的解析表达式，并借助简化模型，揭示了古斯-汉欣位移方向反转的内在机制。研究发现古斯-汉欣位移在法诺共振附近出现区别于其他波段的增强峰模式，此时电偶极子和电四极子发生耦合。该研究为基于古斯-汉欣位移原理开发超灵敏探测器提供了参考。
物理光学 古斯-汉欣位移 法诺共振 纳米颗粒 Drude模型 光学学报
2022, 42(21): 2126001
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
基于硅介质柱型光子晶体，采用时域有限差分方法（FDTD），探究高斯光束在光子晶体界面的逆古斯汉欣（GH）位移。通过在光子晶体下表面添加硅透镜，研究高斯光束的入射角度、硅透镜的曲率半径以及温度对光子晶体逆GH位移的影响。研究结果表明，发生最大逆GH位移的角度大于几何理想全反射角。添加焦点位于光子晶体表面中心的硅透镜可以使逆GH位移显著增强，且当硅透镜的曲率半径为170时，逆GH位移增大为不加透镜时的1.7倍。研究不同入射角度下温度对光子晶体的逆GH位移的影响发现，当高斯光束的入射角为26º时，逆GH位移随着温度的变化最大且线性度较好，便于温度监测。
光子晶体 逆古斯汉欣位移 硅透镜 photonic crystal inverse Goos-Hanchen shift silicon lens
1 同济大学物理科学与工程学院, 先进微结构材料教育部重点实验室, 上海 200092
2 广东技术师范大学光电工程学院, 广东 广州 510665
作为一类具有代表性的光学共振模式,光学束缚态已被用于大幅增大古斯-汉欣位移。然而,在大多数的研究工作中,人们利用的是透射型的束缚态来增大古斯-汉欣位移。因此,古斯-汉欣位移的峰值位于透射谱的极大值(即反射谱的极小值)处,对应的反射率很低,这不利于实验测量与实际应用。本综述阐述了本课题组在近年来利用两种奇异的光学束缚态增大古斯-汉欣位移的研究情况。第一种光学束缚态为四部分光栅-波导复合结构中的连续谱准束缚态。古斯-汉欣位移的峰值位于反射谱的极大值处,反射率高达100%。第二种束缚态为光子晶体异质结中的界面态。界面态的反射率可由光子晶体的虚相位的失配程度进行灵活调节。古斯-汉欣位移的峰值虽位于反射谱的极小值处,但反射率仍可达到97.6%。这两种奇异的光学束缚态在大幅增大古斯-汉欣位移的同时,保持了较高的反射率,这克服了传统增大古斯-汉欣位移的方法的低反射缺点。由于这两种奇异的光学束缚态具有较高的反射率,古斯-汉欣位移将更容易在实验上被测量到,因此后续有望将其应用在各类高性能传感器、光开关、光存储器件、波分(解)复用器件和偏振分光器件的设计中。
物理光学 古斯-汉欣位移 光学束缚态 连续谱束缚态 光学界面态
华南师范大学 物理与电信工程学院， 广州 510006
为了研究由石墨烯覆盖半无限六方氮化硼结构中的古斯-汉欣位移性质，采用传输矩阵方法分析了结构参量对反射光古斯-汉欣位移的影响。结果表明,通过合理调节石墨烯的化学势或层数，均可实现古斯-汉欣位移由正到负的一个转变；通过选取合适的参量，可实现较大的古斯-汉欣位移，其最大值约为波长的450倍。此研究结果对设计光开关、光学传感器件具有重要意义。
物理光学 古斯-汉欣位移 传输矩阵 石墨烯 六方氮化硼 physical optics Goos-Hnchen shift transfer matrix graphene hexagonal boron nitride
湖南师范大学物理与电子科学学院, 湖南 长沙 410081
利用传输矩阵法在红外波段实现了基于石墨烯-六方氮化硼(hBN)异质结构的古斯-汉欣(GH)位移的增强和调控。理论研究表明,由于hBN在红外波段产生洛伦兹共振现象,当使用波长为12.20 μm的横磁偏振光入射时,通过调节石墨烯的费米能级或石墨烯层数可以有效增强异质结构的GH位移量。当费米能级为0.2 eV时,仅使用单层石墨烯作用该异质结构即可达到80.97λ的GH位移量;此外,GH位移随hBN厚度的变化规律表现出与hBN介电常数相似的特征。当hBN厚度在1.53 μm附近变化时,可以实现-150λ~150λ范围内的正向或负向GH位移的灵活切换。这些研究结果有助于设计新型高灵敏度红外光学传感器。
材料 古斯-汉欣位移 石墨烯 六方氮化硼 红外波段 激光与光电子学进展
2020, 57(13): 131601
当光束在两种介质的分界面上发生全反射时,反射光会产生横向的古斯-汉欣(GH)位移。在Kretschmann结构中引入原子介质,利用耦合光激发表面等离子体波,研究了表面等离激元辅助的干涉效应作用下探测光的反射GH位移。通过对比耦合光分别为行波和表面等离子体波时探测光的反射率和反射GH位移,发现当探测光入射角偏离谐振角时,反射率曲线会出现类似Fano共振的不对称性,反射GH位移关于探测光失谐量有一段线性变化区域,且可以在正负之间变化;当耦合光为表面等离子体波时,反射GH位移对探测光失谐量的变化更敏感。
相干光学 表面等离子体谐振 古斯-汉欣位移 量子相干
湖南理工学院信息与通信工程学院, 湖南 岳阳 414006
提出了一种基于介质和石墨烯涂层的结构来进行古斯-汉欣位移调控, 利用传输矩阵法研究了该结构参数对共振角及共振角处反射光的古斯-汉欣位移的影响。数值模拟结果表明, 共振角随介质层厚度的增加逐渐增大, 而随石墨烯费米能级的增加逐渐减小; 古斯-汉欣位移大小随介质层厚度的增加先增加后减小, 而随石墨烯费米能级的增加单调减小。介质层厚度对共振角的影响较为显著, 而石墨烯费米能级对古斯-汉欣位移的影响较为显著。
材料 古斯-汉欣位移 石墨烯 共振角 反射 传输矩阵
1 首都师范大学 a.北京市太赫兹波谱与成像重点实验室
2 b.太赫兹光电子学教育部重点实验室
3 c.物理系, 北京 100048
本文通过 K. Artmann的稳定位相理论对古斯汉欣(Goos-H.nchen, GH)位移进行了定性解释和定量分析; 总结了国内外相关研究工作, 介绍了 GH位移在金属界面、介质光栅结构、多层金属包络结构、光子晶体材料、手性材料等界面理论研究和实验测量结果; 综述了 GH位移在不同波段特别是太赫兹波段的研究成果; GH位移的测量方法有直接测量和干涉测量 2种, 本文对此做了总结和解释; 最后, 以温度传感和浓度传感方面的研究结果为例介绍了 GH位移的应用。
古斯汉欣位移 稳定相位法 反射界面 太赫兹波 传感应用 Goos-H.nchen shift stationary phase method reflecting interface terahertz wave sensing applications 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(6): 853
中北大学 信息与通信工程学院, 太原 030051
模拟并分析了波长为633 nm的偏振光通过Kretschmann-Raether微米级棱镜波导结构时的古斯-汉欣位移.在金膜厚度为45 nm的条件下, 当入射角为44.1°时, 利用稳态相位理论, 得到的最大束位移为+120 μm；当入射角为44.1°时, 利用COMSOL Multiphysics5.1软件中的波动光学模块, 得到的最大束位移为+3.37 μm.在共振角附近, COMSOL Multiphysics5.1模拟软件与稳态相位理论均得到正的古斯-汉欣位移, 但是COMSOL Multiphysics5.1软件模拟的结果远小于稳态相位理论仿真的结果.该研究对设计基于古斯-汉欣位移测量的高灵敏度传感器具有指导意义.
集成光学 表面等离子体共振 古斯-汉欣位移 非线性光学 Integrated optics devices Surface plasmons resonance Goos-Hnchen shifts Nonlinear optics at surfaces
西北工业大学应用物理系智能材料实验室, 陕西 西安 710129
左手超材料的反常古斯-汉欣位移研究在理论提出后一直没有相关的实验报道。采用干涉法，通过实验测量了银树枝左手超材料在部分反射下的反常古斯-汉欣位移。利用沃拉斯顿棱镜将入射光分为s偏振光和p偏振光，在经过银树枝左手超材料表面反射后，两束偏振光相互干涉得到了干涉图样；通过对干涉图样进行分析计算，得到了样品的古斯-汉欣位移。实验结果证实，当入射光与银树枝左手超材料的谐振频率一致时，古斯-汉欣位移值为负。
材料 左手超材料 古斯-汉欣位移 干涉 谐振
