光是一種電磁波,其物理屬性包括能量和動(dòng)量,其中動(dòng)量可以分為線動(dòng)量和角動(dòng)量。角動(dòng)量包括由偏振決定的自旋角動(dòng)量、由光場(chǎng)空間分布決定的內(nèi)稟軌道角動(dòng)量和與光束傳播軌道相對(duì)于參考點(diǎn)的位移有關(guān)的外稟軌道角動(dòng)量。自旋和軌道角動(dòng)量之間存在著耦合和轉(zhuǎn)化,稱為自旋-軌道相互作用（Spin-orbit interaction,簡(jiǎn)寫為SOI）。SOI導(dǎo)致渦旋光束、光子自旋霍爾效應(yīng)等現(xiàn)象的產(chǎn)生,在光學(xué)、納米光子學(xué)和等離子光學(xué)等領(lǐng)域扮演越來(lái)越重要的角色,并在精密測(cè)量與探測(cè)、信息存儲(chǔ)與處理、微粒操縱以及各種功能光子器件設(shè)計(jì)等方面顯示出巨大的應(yīng)用潛力。光束垂直入射至突變界面時(shí),一部分光束發(fā)生自旋反轉(zhuǎn)并獲得拓?fù)浜蓴?shù)為±2的渦旋相位,即發(fā)生由自旋角動(dòng)量向內(nèi)稟軌道角動(dòng)量轉(zhuǎn)換的過(guò)程。雖然這一現(xiàn)象已有文獻(xiàn)研究過(guò),但渦旋相位產(chǎn)生的物理來(lái)源以及界面的性質(zhì)在SOI過(guò)程中起到何種作用等問(wèn)題仍不清楚。而且這種效應(yīng)極其微弱,這也限制了它的實(shí)際應(yīng)用。本文首先建立菲涅爾瓊斯矩陣來(lái)描述這種SOI,進(jìn)而揭示其產(chǎn)生的渦旋相位其實(shí)是一種自旋重構(gòu)的貝里（Berry）幾何相位。這種相位來(lái)源于光束本身的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),而突變界面的性質(zhì)影響自旋向軌道角動(dòng)量轉(zhuǎn)換的效... 

【文章來(lái)源】：湖南師范大學(xué)湖南省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

傍軸光束的縱向自旋和軌道角動(dòng)量示意圖[14]

光束正入射至界面時(shí)的自旋-軌道相互作用研究3角動(dòng)量只有極少數(shù)人討論。圖1-2橫向的軌道角動(dòng)量示意圖[34]。最近，光的自旋和軌道角動(dòng)量之間的轉(zhuǎn)化和耦合吸引人們的極大興趣，這種轉(zhuǎn)化被稱為自旋-軌道相互作用（Spin-OrbitInteraction，簡(jiǎn)稱SOI）[34-37]。它在光學(xué)中被廣泛使用，存在于反射、折射、散射、聚焦和成像等基礎(chǔ)光學(xué)研究中。在納米光子學(xué)、超表面和等離子光學(xué)中也占據(jù)極其重要的地位，并在微粒操控、精密探測(cè)、量子信息存儲(chǔ)和光子器件制備等方面有重要應(yīng)用前景。前面簡(jiǎn)單地介紹了光的SOI的發(fā)展歷程，了解其在光學(xué)中被廣泛使用。接下來(lái)將從轉(zhuǎn)化的不同現(xiàn)象來(lái)將SOI進(jìn)行分類。目前，光的SOI被分為三種：（1）自旋與內(nèi)稟軌道角動(dòng)量相互作用—渦旋光束圖1-3自旋-內(nèi)稟軌道角動(dòng)量相互作用示意圖[38]。

光束正入射至界面時(shí)的自旋-軌道相互作用研究3角動(dòng)量只有極少數(shù)人討論。圖1-2橫向的軌道角動(dòng)量示意圖[34]。最近，光的自旋和軌道角動(dòng)量之間的轉(zhuǎn)化和耦合吸引人們的極大興趣，這種轉(zhuǎn)化被稱為自旋-軌道相互作用（Spin-OrbitInteraction，簡(jiǎn)稱SOI）[34-37]。它在光學(xué)中被廣泛使用，存在于反射、折射、散射、聚焦和成像等基礎(chǔ)光學(xué)研究中。在納米光子學(xué)、超表面和等離子光學(xué)中也占據(jù)極其重要的地位，并在微粒操控、精密探測(cè)、量子信息存儲(chǔ)和光子器件制備等方面有重要應(yīng)用前景。前面簡(jiǎn)單地介紹了光的SOI的發(fā)展歷程，了解其在光學(xué)中被廣泛使用。接下來(lái)將從轉(zhuǎn)化的不同現(xiàn)象來(lái)將SOI進(jìn)行分類。目前，光的SOI被分為三種：（1）自旋與內(nèi)稟軌道角動(dòng)量相互作用—渦旋光束圖1-3自旋-內(nèi)稟軌道角動(dòng)量相互作用示意圖[38]。


本文編號(hào)：3274698