折射率梯度引起反轉(zhuǎn)的光自旋霍爾效應(yīng)研究.pdf

1、目前，光自旋霍爾效應(yīng)得到了廣泛的關(guān)注，已成為凝聚態(tài)物理中一個(gè)相當(dāng)熱門(mén)的研究方向。折射率梯度扮演著外場(chǎng)的角色，光子由于自旋方向的相反，光束傳輸通過(guò)不同介質(zhì)界面會(huì)展現(xiàn)出與自旋相關(guān)的橫向分裂。本文以光波的電磁場(chǎng)理論為基礎(chǔ)，對(duì)折射率梯度引起的反轉(zhuǎn)的光自旋霍爾效應(yīng)光束重心橫移的重要影響因素進(jìn)行了研究探討，同時(shí)闡明了折射率梯度與自旋-軌道角動(dòng)量轉(zhuǎn)換的關(guān)系，并對(duì)多重反射產(chǎn)生的光自旋霍爾效應(yīng)進(jìn)行了研究。本文的主要工作如下：
　　第一，詳細(xì)的介紹了

2、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，揭示了其核心思想。同時(shí)利用傅立葉光學(xué)平面角譜理論，分析高斯光束在各向同性介質(zhì)中的傳輸特性，并探討了自旋角動(dòng)量與光波偏振的關(guān)系，軌道角動(dòng)量與光束相位分布之間的關(guān)聯(lián)。為后續(xù)研究光自旋霍爾效應(yīng)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
　　第二，從經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)出發(fā)，研究了由折射率梯度導(dǎo)致的反轉(zhuǎn)光自旋霍爾效應(yīng)。我們首先建立了三維光束傳輸模型來(lái)形象的描述光自旋霍爾效應(yīng)，通過(guò)分析光從光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì)和從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)兩種情況，揭

3、示了光自旋霍爾效應(yīng)中的橫移與偏振態(tài)、折射率梯度以及入射角等因素的定性關(guān)系。當(dāng)入射角一定時(shí)，光從光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì)時(shí)的水平偏振橫移絕對(duì)值大于垂直偏振橫移，而從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)的情況正好與之相反，并且傳輸場(chǎng)的橫移方向取決于折射率梯度方向，增大入射角能明顯增強(qiáng)光自旋霍爾效應(yīng)，對(duì)某一特定的線偏振光束，其左、右旋圓偏振光分量的橫移等值反向。這些研究結(jié)果為調(diào)控光自旋霍爾效應(yīng)提供了有效途徑。
　　第三，研究了高斯光束從空氣入射到界面后