拉盖尔-高斯光束在拓扑绝缘体分层介质和球形粒子中的传输与散射特性研究

发布时间：2024-04-10 21:55

　　拓扑绝缘体(Topological insulator,TI)是一种具有特殊能带结构的新型量子物态。它的内部存在一定带隙的绝缘体能带结构,表面呈现无能隙的边缘态,受时间反演对称性保护,能够抵抗无序效应和局域扰动,低热导率使其能够实现无损耗传播能量和信息。其良好的光学透射率、非线性光学特性和导电性使其在电子设备和光学设备的设计和生产方面具有很好的应用前景。本文利用拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)光束入射TI材料研究其传输和散射特性,主要内容包括:1.基于平面角谱扩展法和传输矩阵理论,利用拓扑绝缘体的本构关系,麦克斯韦方程组以及边界条件研究了线偏振LG光束入射拓扑绝缘体界面以及含TI的周期性层状薄膜的反射和透射特性,给出了反射矩阵,透射矩阵以及连接反射场和透射场的传输矩阵表达式。数值分析和讨论了 TI的不同拓扑磁电极化率(Topological magneto-electric polarizability,TMEP)和薄膜的不同周期个数对LG光束的反射和透射光强分布的影响。2.基于广义Mie理论,将入射和散射电磁场由球矢量波函数展开,利用分离变量的方法和边界条件得...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1导体、绝缘体、量子霍尔绝缘体和拓扑绝缘体的能带示意图[19](a)导体

提高传输信息的容量，大量实验研究表明利用轨道角动量实现编码具有更强的保密性[15-18]，在粒子的捕获，量子信息以及信息编码等领域有不可估量的应用前景。总的来说，当今的社会是一个信息科技时代，LG光束在今后科学技术的各个信息领域中将发挥着非常重要的作用，人们对其关注度越来越高，研....

图1-5拓扑绝缘体-手征介质界面的反射和透射示意图[72]

2015年，Crosse等人构造了分层拓扑绝缘体并计算了的电磁格林函数，利用它研究了靠近拓扑表面的单频点偶极子的场模式，表面上的反射和透射会导致TE和TM极化分量相互作用，格林函数的研究对拓扑绝缘体的拓扑磁电效应有一定作用[70]。2016年，Lakhtakia等人基于传输矩阵论....

图1-9TI圆柱体的电磁射散射原理图[76]

绪论11图1-8TI球的电磁波入射散射原理图[75]Fig.1-8ElectromagneticwaveincidentscatteringschematicofTTIsphere.2015年，Ashraf等人研究了当时间反转对称性被破坏时，TI圆柱体在无界手性介质中的电磁散射特....

图1-8TI球的电磁波入射散射原理图[75]

绪论11图1-8TI球的电磁波入射散射原理图[75]Fig.1-8ElectromagneticwaveincidentscatteringschematicofTTIsphere.2015年，Ashraf等人研究了当时间反转对称性被破坏时，TI圆柱体在无界手性介质中的电磁散射特....

本文编号：3950421