衰逝波

理論證明，當光在光密-光疏界面上時，光疏介質中沿界面法線的平均能流密度為零，即沒有能量向光疏介質的深層傳播；但光疏介質中沿表面的平均能流密度不為零，即有能量沿光疏介質的表面層傳播，其振幅隨進入光疏介質的深度而作指數衰減。此即最常見的衰逝波(衍射光柵後部也存在類似的衰逝波)。用箭頭表示衰逝波的傳播方向，箭頭的長短表示衰逝波的振幅大小。衰逝波只能存在於厚度約為數個波長的表面層內，超過這範圍，其振幅就衰減到可忽略不計。若不考慮光疏介質對光的吸收和放射等原因造成的能量損失，並且光疏介質的厚度足夠大(大於衰逝波存在的範圍)，則衰逝波能量最終將全部返回光密介質(全反射)。

若光疏介質中存在逆向傳播的衰逝波，則根據光的可逆性原理，在光密介質中將有普通均勻波（等相面與等幅面重合的波）沿原入射光的反方向傳播(以虛線表示)。假如光疏介質的厚度d足夠小(小於衰逝波存在的範圍)，則部分衰逝波將通過界面B轉換成在第三介質中傳播的均勻波。n1=n3時，有θi=。 由於入射能量部分地向第三介質傳播，在界面A上的全反射遭到抑制，故稱受抑全反射。這種在全反射條件下，入射波能穿透第二介質向第三介質傳播的現象類似於量子力學中的隧道效應，故亦稱光學隧道效應。

產生受抑全反射時，穿透波及反射波的能量強烈地依賴於第二介質的厚度d及其折射率n2。d愈小，將有更多的衰逝波能量轉換成穿透波能量，從而使反射波能量變得更弱。n2的大小也會影響反射波的強度。

利用這一特性可把第二介質的參量(d和n2)變化變換成反射光的光強變化，這使我們有可能利用受抑全反射來檢驗光學表面的平整度或考察透明膜的折射率分佈(相幅轉換)。

受抑全反射的另一重要應用是製造稜鏡-薄膜耦合器。平面型光學波導是集成光學器件中的基本元件，所涉及的基本問題之一是如何把激光束能量耦合到光學波導中，或反過來從光學波導中將能量耦合出來。直接耦合的效率一般只有10%～20%。1969年出現了稜鏡-薄膜耦合器，其基本原理是受抑全反射。光在稜鏡-空氣界面上全反射時，在很薄的空氣隙中產生衰逝波，而在空氣-薄膜界面上又將衰逝波轉換成薄膜中的均勻波。這種耦合裝置的耦合區域大，能量損失小，耦合效率可達80%左右。由光的可逆性原理，同樣裝置可用來把薄膜波導中的能量耦合出來。