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。
技术实现要素：
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εf，所述核-壳结构混合体的壳的厚度为d，介电常数为εa，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。
和现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：在该基于古斯 -汉欣位移的磁控开关系统中，可调谐激光器产生的激光在发出后，通过偏振片后变成偏振光，再经过小孔完成准直并通过平面镜的反射，光束将入射至腔体上，腔体内设置铁磁流体，通过改变磁场的强度达到调控古斯-汉欣位移量的目的，本实用新型通过反射光线射出位置的调整实现了对多个光开关的自动控制，具有积极的实际应用价值。
附图说明
图1为本实用新型基于古斯-汉欣位移的磁控开关系统的结构示意图。
图2为本实用新型基于古斯-汉欣位移的磁控开关系统的古斯-汉欣位移与入射角θ、磁场强度因子n的关系曲线图。
图中：
1——可调谐激光器 2——偏振片
3——小孔 4——平面镜
5——腔体 6——非磁性介质层
7——铁磁流体层 8——光开关
9——核-壳结构混合体。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
一种基于古斯-汉欣位移的磁控开关系统，如图1所示，包括用于发出平行激光的可调谐激光器1，在可调谐激光器1发出的平行激光的路线上设置有偏振片2，偏振片2后侧设置有用于将穿过偏振片 2后的偏振光进行准直的小孔3，小孔3后侧设置有平面镜4，平面镜4后侧设置有腔体5，平面镜4对穿过小孔3后的光束进行反射以提供射向腔体5的入射光线，在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8，腔体5包括三层结构，腔体5的第一层和第三层为纳米级的非磁性介质层6，腔体5的第二层为铁磁流体层7，铁磁流体层7中设置有铁磁流体，铁磁流体包括水和均匀分布在水中的核-壳结构混合体9，核-壳结构混合体9的核为球状的Fe3O4纳米颗粒，核-壳结构混合体9的壳为覆盖在核外层的一层金属Ag，在垂直于腔体5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8，从而实现光开关8的开合控制。
磁场的强度越大，在确定的入射角下获得的古斯-汉欣位移就越大，这就是磁场强度对古斯-汉欣位移的控制效应，这种控制效应的原理如下：在外部磁场的作用下，铁磁流体层7中的核壳结构混合体9沿着磁场方向形成一种链状分布，磁场强度的变化，改变了每条链中核-壳结构混合体9的数目，从而使得链的形状因子改变，形状因子的改变又进一步使得铁磁流体的等效介电常数变化；入射光经腔体结构的表层耦合到第二层铁磁流体层时，形成一种泄漏模式，在腔体的内部就存在较大的能量流，这样就会导致形成较大的古斯-汉欣位移量。控制外部磁场强度改变，沿着磁场方向的每条链中的核-壳结构混合体9数量也随之变化，进而改变耦合到铁磁流体中泄漏模式的强度，最终得以控制古斯-汉欣位移量。
上述基于古斯-汉欣位移的磁控开关系统中的可调谐激光器中的激光在发出后，通过偏振片后变成偏振光，再经过小孔完成准直并通过平面镜的反射，光束将入射至腔体上，腔体内设置铁磁流体，该铁磁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，改变磁场的强度将调控铁磁流体的介电常数，从而达到调控古斯-汉欣位移的大小的目的，核-壳结构混合体的壳为一层金属银，该层金属银可以防止Fe3O4纳米颗粒因为范德华力或者磁力作用发生凝聚，使得核-壳结构混合体能够均匀分布在水中，该基于古斯-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自动控制。
根据理论推导，核-壳结构混合体9的半径为r1,介电常数为εf，核-壳结构混合体9的壳的厚度为d，介电常数为εa，核-壳结构混合体的等效介电常数时产生的古斯-汉欣位移明显增大，其中ξ＝r13/(r1+d)3。这样选用特定等效介电常数的核-壳结构混合体，增大了古斯-汉欣位移量，不仅降低了开关系统中光开关的排布安装难度(光开关的间距更大)，同时由于光开关之间的间距较大，大大降低了光开关误动作的情况，提高了开关系统的工作稳定性。
作为本实用新型的一种优选的实施方式，铁磁流体层的厚度为 5μm。
核壳结构混合体的厚度因子，即核-壳结构混合体9的核的半径和核-壳结构混合体9的半径之间的比值，应为0.2较佳。偏小时由于外层的覆盖层Ag的厚度太薄，不利于纳米颗粒在水中的自由悬浮，偏大则得到的古斯-汉欣位移较小，当将参数控制在上述比值时，在同等条件下可以获得更大的古斯-汉欣位移量，进而更好地保证了整个开关系统的工作稳定性。
作为本实用新型一种优选地实施方式，入射光线的入射角θ＝ 22.8°，铁磁流体层7所处磁场强度因子n＝20。结合图2，可看到当入射角为22.8°、磁场强度因子为20时可获得最大的古斯-汉欣位移，其中，图2中的横坐标n为磁场强度因子，由铁磁流体所处磁场的磁场能除以铁磁流体的自身热能得到，图2中纵坐标为古斯-汉欣位移量。
上述实施例为本实用新型较佳的实现方案，除此之外，本实用新型还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。
为了让本领域普通技术人员更方便地理解本实用新型相对于现有技术的改进之处，本实用新型的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本实用新型的内容。