超大古斯—汉欣位移及其应用研究

。 Since the profound physical connotation and the potential application of the Goos-Hanchen（GH）shift, it has been attached great importance in the field of physics, optics and information recently. There have been proposed many schemes to enhance the GH shift. However, few reports claim the GH shift with millimeter scale. Based on the research achievements of the cooperated group in Shanghai Jiao Tong University, we demonstrated the enhancement of Goos-H?nchen shift with a pair of symmetrical metal-cladding optical waveguides in a cascaded structure. It is experimentally shown that the Goos-H?nchen shift measured from a CCD detector is great than 2mm. Furthermore, the quadratic electro-optic coefficient of the transparent PMN-PT ceramics is obtained with the experiment of the enhancement of Goos-H?nchen shift. This program will keep on the study of the enhancement of Goos-H?nchen shift and its application in various fields, the following important progresses are expected: (1) GH shift great than 5mm with the visible laser is look forward in a cascaded structure; (2) Demonstration of beam manipulation with the electricity by use of the GH shift in a electro-optic waveguide; 1×2high-speed (ns) electro-optic switching with low crosstalk (50dB); (3) Demonstration of beam displacement by change of the light wavelength, carrying out the study of filter with narrow bandwidth (0.1nm) and high extinction ratio (>50dB)

由于古斯-汉欣（Goos-H?nchen）位移深刻的物理内涵和潜在的应用价值，近年来，在物理、光学和信息等领域受到了广泛的重视。已提出多种GH位移增强的技术，但鲜有大于毫米量级的报道。我们在合作单位研究基础上，利用双面金属包覆波导开展了级联型波导结构GH位移增强的研究，在两次反射情况下，实验中获得了大于2毫米的GH位移。并利用GH位移测量了PMN-PT陶瓷玻璃的二次电光系数。本项目拟利用已有基础，继续开展GH位移增强及应用研究，争取在以下三方面取得重要进展： (1)采用多次反射级联型波导结构继续开展GH位移增强的研究，争取获得大于5毫米可直 接用肉眼观察的GH位移； (2)利用电压调制电光材料的折射率，通过GH位移演示光束的电控移动，并实现高隔离度（50dB）和纳秒量级的高速1×2电光开关； (3)利用波长调谐实现光束的连续移动，窄带宽（0.1nm），消光比(>50)。

项目开展了古斯-汉欣（Goos—Hänchen）位移增强及其应用的研究。 利用高电光效应的陶瓷玻璃（PMN-PT）制备两块完全相同的毫米尺度双面金属包覆波导，相向并平行放置构成级联型波导，使光束在两波导表面多次反射，实现了GH位移的成倍数放大；同时实现了采用波长调谐实现窄带宽、高消光比的光学滤波。由于亚毫米尺度金属包覆空芯波导结构（HCMW）与表面等离子共振（SPR）、长程表面等离子共振（LSPR）和金属包覆泄漏波导（MCLW）和反对称波导（RSW）等等相比，HCMW优越性有：首先，待测样品处于传输振荡场的波导芯层，功率密度极高；其次，波导芯层（样品区）的折射率大于导模的有效折射率；第三，由于双面金属包覆和亚毫米尺度的芯层，使这种波导存在超高阶导模，而超高阶导模的有效折射率N趋近于0；极大地提高了这种振荡场传感器的灵敏度，结合生物信息学，开发了饮用水中痕量猛浓度检测的波导。综合上述结果，本研究为探讨GH位移增强及其应用奠定了坚实的工作基础。项目资助发表论文9篇，其中1篇在Scientific reports发表，待发表2篇；专利申报4项，授权3项，其中2项实用新型，1项发明：指导本科生毕业论文设计12名，培养硕士生2名（在读）。项目投入经费48万元，支出22.3万元，各项支出基本与预算相符。剩余经费25.7万元，剩余经费计划用于本项目研究后续支出。