亚波长结构中光的自旋轨道相互作用及其演化特性

发布时间：2023-04-25 05:06

　　光的自旋轨道相互作用存在于所有基本的光学过程中,在现代光学中具有重要的地位,一直以来吸引了人们广泛的研究兴趣。研究亚波长结构中光的自旋轨道相互作用,可以更好地理解光与物质相互作用的机理,在精密计量、光束操控、偏振开关、偏振分束、量子信息和量子计算等领域具有广阔的应用前景。因此,研究亚波长结构中光的自旋轨道相互作用具有重要的理论意义和应用价值。本论文基于纳米粒子、亚波长天线与波导以及天线和波导复合结构,研究了光的自旋轨道相互作用,分别对光的自旋与外在轨道角动量相互作用以及光的自旋与内禀轨道角动量相互作用进行了理论研究。本论文的主要研究内容如下:研究了纳米粒子和亚波长天线结构散射场中光的自旋与外在轨道角动量相互作用,实现了散射远场的光自旋霍尔效应。基于偶极子模型,推导了椭球形瑞利粒子散射远场光束重心的解析表达式。通过对光束重心与入射光自旋态的关系进行分析,得到了实现光自旋霍尔效应的条件。将其与仿真结果进行比较,阐明了解析表达式的合理性。考虑光与椭球形瑞利粒子的相互作用,计算了作用在粒子上的光力和扭矩。结果表明,横向光力是光自旋霍尔效应的一种表现形式。为了实现增强的光自旋霍尔效应,对双各向异...

【文章页数】：109 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 光的角动量
        1.2.1 光的自旋角动量
        1.2.2 光的轨道角动量
    1.3 光的自旋轨道相互作用的研究进展
        1.3.1 自旋与内禀轨道角动量相互作用
        1.3.2 自旋与外在轨道角动量相互作用
    1.4 角动量光场与物质相互作用的研究进展
    1.5 本论文的研究目的及内容
        1.5.1 本论文的研究目的
        1.5.2 本论文研究的主要内容
第2章 粒子和天线散射场中光的自旋轨道相互作用
    2.1 引言
    2.2 椭球形瑞利粒子散射远场的光自旋霍尔效应
        2.2.1 散射远场的光束重心的理论计算
        2.2.2 散射远场的光束重心的仿真
        2.2.3 光力和光学扭矩
    2.3 双各向异性天线散射远场的光自旋霍尔效应
        2.3.1 散射远场的光束重心的理论计算
        2.3.2 散射远场的光束重心的仿真
        2.3.3 天线数量对光自旋霍尔效应的影响
        2.3.4 光力和光学扭矩
    2.4 本章小结
第3章 天线与波导复合结构中光的自旋轨道相互作用
    3.1 引言
    3.2 基于天线和波导复合结构的光自旋霍尔效应
        3.2.1 纳米天线阵列的设计及原理
        3.2.2 高阶模式
    3.3 基于天线和波导复合结构的光的逆自旋霍尔效应
    3.4 基于天线和波导复合结构的圆偏振切伦科夫辐射
        3.4.1 电子束运动激发波导模式
        3.4.2 电子束运动控制光的自旋态
    3.5 本章小结
第4章 亚波长波导内部光的自旋轨道相互作用与演化
    4.1 引言
    4.2 金属波导内部光的自旋轨道相互作用与演化
        4.2.1 纵向角动量的相互作用与演化特性
        4.2.2 纵向角动量与纵向扭矩的关系
        4.2.3 横向自旋角动量的演化特性
    4.3 硅波导内部光的自旋轨道相互作用与演化
        4.3.1 纵向角动量的相互作用与演化特性
        4.3.2 纵向轨道角动量的调控
        4.3.3 偏振转换器和扭矩生成器
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：3800765