[实用新型]一种基于古斯-汉欣位移的磁控开关系统

说明书

本实用新型公开了一种基于古斯‑汉欣位移的磁控开关系统，其包括腔体、垂直于腔体的磁场，所述腔体外部一侧设置有用于射出入射光线的光源，所述腔体外部在入射光线的法线另一侧设置有多个间隔设置的用于接收反射光线的光开关，所述腔体由三层组成，第一层和第三层为非磁性介质层，第二层为铁磁体流体层，所述铁磁体流体层中设置有铁磁体流体，所述铁磁体流体包括水和均匀分布在水中的核‑壳结构混合体，核‑壳结构混合体的核为球状的Fe₃O₄纳米颗粒，核‑壳结构混合体的壳为覆盖在核外层的一层金属Ag。本实用新型中的一种基于古斯‑汉欣位移的磁控开关系统通过改变磁场强度大小即可实现对多个光开关的自动控制，操作简单，具有非常广阔的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及开关系统技术领域，特别涉及到一种基于古斯- 汉欣位移的磁控开关系统。

背景技术

在几何光学理论中，反射现象中一般认为入射光抵达反射界面时，入射和反射在同一几何点发生，实际上却不尽然，在有限截面的光束从光密介质I进人光疏介质II，并且入射角比临界角大时，在界面光束将发生全反射现象，且反射光束出射点相对于入射光束入射点沿界面会产生古斯-汉欣位移。这个现象是由古斯和汉欣通过实验的方法发现的，后来Artmann在物理上对这种现象作出了理论解释：实际的入射光是非理想的单色平面波，这些平面波具有的空间谱宽是非零的，实际上的光线是由这些具有一定谱宽的平面波叠加合成构成的光束。这一光束指向同一入射点，入射角有一△θ的角宽。我们可以把入射光束看成是一系列的单色平面波的合成。每一个单色平面波分量的波矢的切向分量都与其它单色平面波分量的略有不同。这样，在发生全反射时，光束中的每个平面波分量皆会获得各自略有细微差异的相移。实际的反射光束就是由这些反射的单色平面波分量合成叠加以后形成的。入射光束强度的最大值的位置与反射光强度的最大值的位置处之间就会有段横向偏移，即古斯-汉欣位移。

如能通过调节外加磁场强度的大小以控制古斯-汉欣位移，再通过反射光线位置的变化实现对开关系统中的多个光开关进行自动控制，将具有非常积极的现实意义。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种通过改变磁场强度大小即可实现对多个光开关自动控制的基于古斯-汉欣位移的磁控开关系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种基于古斯-汉欣位移的磁控开关系统，包括用于发出平行激光的可调谐激光器，在所述可调谐激光器发出的平行激光的路线上设置有偏振片，所述偏振片后侧设置有用于将穿过偏振片后的偏振光进行准直的小孔，所述小孔后侧设置有平面镜，所述平面镜后侧设置有腔体，所述平面镜对穿过小孔后的光束进行反射以提供射向腔体的入射光线，在所述入射光线的法线另一侧间隔设置有多个由反射光线控制开合的光开关，所述腔体包括三层结构，所述腔体的第一层和第三层为纳米级的非磁性介质层，所述腔体的第二层为铁磁流体层，所述铁磁流体层中设置有铁磁流体，所述铁磁流体包括水和均匀分布在水中的核-壳结构混合体，所述核-壳结构混合体的核为球状的Fe₃O₄纳米颗粒，所述核-壳结构混合体的壳为覆盖在核外层的一层金属Ag，在垂直于所述腔体的方向设有强度可变的磁场，通过改变磁场强度，调整反射光线相对于入射光线产生的古斯-汉欣位移量，使得反射光线射向对应的光开关，从而实现所述光开关的开合控制。

所述核-壳结构混合体的半径为r₁,介电常数为ε_f，所述核-壳结构混合体的壳的厚度为d，介电常数为ε_a，优选地，所述核-壳结构混合体的等效介电常数为其中ξ＝r₁³/(r₁+d)³。

优选地，所述铁磁流体层的厚度为5μm。

优选地，所述核-壳结构混合体的核的半径和核-壳结构混合体的半径之间的比值为0.2。

优选地，所述入射光线的入射角θ＝22.8°，所述铁磁流体层所处磁场强度因子n＝20。