光的自旋軌道相互作用存在于所有基本的光學(xué)過程中,在現(xiàn)代光學(xué)中具有重要的地位,一直以來吸引了人們廣泛的研究興趣。研究亞波長結(jié)構(gòu)中光的自旋軌道相互作用,可以更好地理解光與物質(zhì)相互作用的機(jī)理,在精密計量、光束操控、偏振開關(guān)、偏振分束、量子信息和量子計算等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。因此,研究亞波長結(jié)構(gòu)中光的自旋軌道相互作用具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本論文基于納米粒子、亞波長天線與波導(dǎo)以及天線和波導(dǎo)復(fù)合結(jié)構(gòu),研究了光的自旋軌道相互作用,分別對光的自旋與外在軌道角動量相互作用以及光的自旋與內(nèi)稟軌道角動量相互作用進(jìn)行了理論研究。本論文的主要研究內(nèi)容如下:研究了納米粒子和亞波長天線結(jié)構(gòu)散射場中光的自旋與外在軌道角動量相互作用,實現(xiàn)了散射遠(yuǎn)場的光自旋霍爾效應(yīng)。基于偶極子模型,推導(dǎo)了橢球形瑞利粒子散射遠(yuǎn)場光束重心的解析表達(dá)式。通過對光束重心與入射光自旋態(tài)的關(guān)系進(jìn)行分析,得到了實現(xiàn)光自旋霍爾效應(yīng)的條件。將其與仿真結(jié)果進(jìn)行比較,闡明了解析表達(dá)式的合理性。考慮光與橢球形瑞利粒子的相互作用,計算了作用在粒子上的光力和扭矩。結(jié)果表明,橫向光力是光自旋霍爾效應(yīng)的一種表現(xiàn)形式。為了實現(xiàn)增強(qiáng)的光自旋霍爾效應(yīng),對雙各向異...

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 光的角動量
        1.2.1 光的自旋角動量
        1.2.2 光的軌道角動量
    1.3 光的自旋軌道相互作用的研究進(jìn)展
        1.3.1 自旋與內(nèi)稟軌道角動量相互作用
        1.3.2 自旋與外在軌道角動量相互作用
    1.4 角動量光場與物質(zhì)相互作用的研究進(jìn)展
    1.5 本論文的研究目的及內(nèi)容
        1.5.1 本論文的研究目的
        1.5.2 本論文研究的主要內(nèi)容
第2章 粒子和天線散射場中光的自旋軌道相互作用
    2.1 引言
    2.2 橢球形瑞利粒子散射遠(yuǎn)場的光自旋霍爾效應(yīng)
        2.2.1 散射遠(yuǎn)場的光束重心的理論計算
        2.2.2 散射遠(yuǎn)場的光束重心的仿真
        2.2.3 光力和光學(xué)扭矩
    2.3 雙各向異性天線散射遠(yuǎn)場的光自旋霍爾效應(yīng)
        2.3.1 散射遠(yuǎn)場的光束重心的理論計算
        2.3.2 散射遠(yuǎn)場的光束重心的仿真
        2.3.3 天線數(shù)量對光自旋霍爾效應(yīng)的影響
        2.3.4 光力和光學(xué)扭矩
    2.4 本章小結(jié)
第3章 天線與波導(dǎo)復(fù)合結(jié)構(gòu)中光的自旋軌道相互作用
    3.1 引言
    3.2 基于天線和波導(dǎo)復(fù)合結(jié)構(gòu)的光自旋霍爾效應(yīng)
        3.2.1 納米天線陣列的設(shè)計及原理
        3.2.2 高階模式
    3.3 基于天線和波導(dǎo)復(fù)合結(jié)構(gòu)的光的逆自旋霍爾效應(yīng)
    3.4 基于天線和波導(dǎo)復(fù)合結(jié)構(gòu)的圓偏振切倫科夫輻射
        3.4.1 電子束運(yùn)動激發(fā)波導(dǎo)模式
        3.4.2 電子束運(yùn)動控制光的自旋態(tài)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 亞波長波導(dǎo)內(nèi)部光的自旋軌道相互作用與演化
    4.1 引言
    4.2 金屬波導(dǎo)內(nèi)部光的自旋軌道相互作用與演化
        4.2.1 縱向角動量的相互作用與演化特性
        4.2.2 縱向角動量與縱向扭矩的關(guān)系
        4.2.3 橫向自旋角動量的演化特性
    4.3 硅波導(dǎo)內(nèi)部光的自旋軌道相互作用與演化
        4.3.1 縱向角動量的相互作用與演化特性
        4.3.2 縱向軌道角動量的調(diào)控
        4.3.3 偏振轉(zhuǎn)換器和扭矩生成器
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3800765