薄膜-光栅结构的巨量古斯-亨兴位移与光束形变效应

薄膜-光栅混合结构是一种在光电子领域内的重要设计，它结合了薄膜光学与光栅技术的优势，用于实现精确的光波操控和滤光功能。本文主要探讨了这种结构中的一种独特现象——古斯-亨兴位移（Goos-Hänchen shift），这是一种由于光与介质界面的严格耦合导致的物理现象，当光线穿过具有周期性微结构的光栅时，光束会在垂直方向上发生偏离，这种偏移量可以达到入射光波长的300倍，这是非常显著的效应。 古斯-亨兴位移在导模共振滤光片中扮演着关键角色。这种滤光片通过利用薄膜和光栅的共同作用，能够有效地筛选特定波长的光，同时位移的最大值对应于反射率的最大值，这意味着在特定波长下，光能的利用效率能得到显著提升。这为实验研究和实际应用提供了理想的平台，如在光通信、激光器设计和光学测量等领域。 作者通过两种数值计算方法来深入研究这一现象：一是经典的稳态位相法，它基于波动理论，适用于描述光的传播行为；二是基于高斯光束角谱展开的方法，它能更精确地处理非均匀光源和有限大小光束的影响。研究的重点集中在入射光束腰斑（即光束中心部分的宽度）对位移量的影响，因为腰斑大小的变化会显著改变光束的分布和位移特性。 通过这些数值模拟，研究人员能够预测不同条件下的光行为，并为后续的实验设计提供理论依据。这不仅有助于优化薄膜-光栅混合结构的设计，还能推动相关领域的理论发展和技术进步。因此，理解并掌握古斯-亨兴位移在薄膜-光栅混合结构中的行为对于提升光学器件性能和优化光路控制至关重要。