[發(fā)明專(zhuān)利]一種古斯-漢欣位移量計(jì)算方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011637470.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112733080A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾然;倪鵬飛;黃佳瑩;楊淑娜;李浩珍;胡淼;李齊良
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/16
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/16;G06F30/20;G01B11/02
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發(fā)明公開(kāi)一種古斯?漢欣位移量計(jì)算方法，包括步驟：S1、建立有限表面帶隙拓?fù)浣^緣體多層結(jié)構(gòu)的模型；S2、確定入射介質(zhì)中的四元向量和邊界條件；S3、使用傳遞矩陣法求得有限表面帶隙拓?fù)浣^緣體多層結(jié)構(gòu)的傳輸矩陣；S4、根據(jù)傳輸矩陣求得電磁波從真空入射到有限表面帶隙拓?fù)浣^緣體多層結(jié)構(gòu)的反射系數(shù)矩陣；S5、利用固定相位法根據(jù)反射系數(shù)矩陣計(jì)算出古斯?漢欣位移。本發(fā)明采用固定相位法，計(jì)算出有限表面帶隙拓?fù)浣^緣體多層結(jié)構(gòu)的古斯?漢欣位移，能夠準(zhǔn)確地分析有限表面帶隙拓?fù)浣^緣體多層結(jié)構(gòu)的古斯?漢欣位移特性，能夠準(zhǔn)確地反映出入射電磁波的偏振態(tài)，入射角，有限帶隙拓?fù)浣^緣體的帶隙寬度，層數(shù)，層厚等參數(shù)對(duì)古斯?漢欣位移特性的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種古斯-漢欣位移量計(jì)算方法。

背景技術(shù)

1947年，來(lái)自德國(guó)的兩位科學(xué)家Goos和通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，在光束發(fā)生全反射條件下，觀測(cè)到反射光束相對(duì)于入射光束發(fā)生了一個(gè)側(cè)向位移，這個(gè)空間位移人們也就稱(chēng)為古斯-漢欣位移(shift,GH)。在1948年，K.Artmann從理論解釋了古斯-漢欣效應(yīng)以后，GH位移的物理內(nèi)涵備受物理界的關(guān)注，同時(shí)他也給出了著名的計(jì)算GH位移的方法——固定相位法。除了使用各種方法來(lái)研究GH位移之外，許多研究者也設(shè)計(jì)了不同的模型來(lái)實(shí)現(xiàn)GH位移，單界面、多界面、特異介質(zhì)等。

有限表面帶隙拓?fù)浣^緣體因具有很強(qiáng)的自旋軌道耦合效應(yīng)，在它的表面呈現(xiàn)出無(wú)能隙的金屬態(tài)，而拓?fù)浣^緣體的體內(nèi)表現(xiàn)出絕緣態(tài)。當(dāng)其表面覆蓋上一層薄磁層后，拓?fù)浣^緣體表面帶隙將會(huì)打開(kāi)，產(chǎn)生拓?fù)浯烹婑詈闲?yīng)，當(dāng)電磁波入射到其表面時(shí)，反射波，透射波的偏振態(tài)將會(huì)發(fā)生改變。

因此有限帶隙拓?fù)浣^緣體表面帶隙和有限帶隙拓?fù)浣^緣體層數(shù)的變化以及電磁波的入射角、入射波偏振都將對(duì)古斯-漢欣位移產(chǎn)生影響。因此亟需一種更為準(zhǔn)確的古斯-漢欣位移量計(jì)算方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種有限表面帶隙拓?fù)浣^緣體多層結(jié)構(gòu)的古斯-漢欣位移計(jì)算系統(tǒng)。本發(fā)明中有限表面帶隙拓?fù)浣^緣體多層結(jié)構(gòu)模型比較接近實(shí)際的有限表面帶隙拓?fù)浣^緣體，作為測(cè)試模型比較有應(yīng)用價(jià)值；同時(shí)為計(jì)算有限表面帶隙拓?fù)浣^緣體多層結(jié)構(gòu)的古斯-漢欣位移提供了一種計(jì)算方法。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種古斯-漢欣位移量計(jì)算方法，包括步驟：

S1、建立有限表面帶隙拓?fù)浣^緣體多層結(jié)構(gòu)的模型；

S2、確定入射介質(zhì)中的四元向量和邊界條件；

S3、使用傳遞矩陣法求得有限表面帶隙拓?fù)浣^緣體多層結(jié)構(gòu)的傳輸矩陣；

S4、根據(jù)傳輸矩陣求得電磁波從真空入射到有限表面帶隙拓?fù)浣^緣體多層結(jié)構(gòu)的反射系數(shù)矩陣；

S5、利用固定相位法根據(jù)反射系數(shù)矩陣計(jì)算出古斯-漢欣位移。

作為優(yōu)選方案，步驟S1中：

電磁波從真空斜入射到有限帶隙拓?fù)浣^緣體多層結(jié)構(gòu)表面，在z軸下方介質(zhì)1為真空，對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)、磁導(dǎo)率分別為ε₁,μ₁；z軸上方為有限表面帶隙拓?fù)浣^緣體多層結(jié)構(gòu)；有限表面帶隙拓?fù)浣^緣體，即介質(zhì)2的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率為ε₂,μ₂；介質(zhì)3介電常數(shù)和磁導(dǎo)率也為ε₁,μ₁；d₁,d₂分別表示介質(zhì)2和介質(zhì)3的層厚度；k_i,k_r,k_t分別表示入射波，反射波，透射波波矢；θ₁表示入射角；Δ_GH表示入射電磁波發(fā)生的古斯-漢欣位移。

作為優(yōu)選方案，步驟S2中，入射介質(zhì)四元向量為：