理工学院光电工程系微纳光电器件与精密检测技术团队在几何相位的调控方面取得重要进展

发布单位:机构人员汇总 [2021-03-17 00:00:00] 打印此信息

近日,理工学院光电工程系微纳光电器件与精密检测技术团队在国际物理类顶尖期刊Physical Review Letters上发表重要研究成果:Wave-Vector-Varying Pancharatnam-Berry Phase Photonic Spin Hall Effect; Phys. Rev. Lett. 126, 83901 (2021)。论文第一作者为朱文国副研究员,通讯作者为朱文国副研究员和余健辉教授。

(a)右旋、左旋圆偏振光及线偏振光入射下单轴介质中自旋光子的空间分离过程; (b,c)线偏振入射下右旋(b)和左旋(c)偏振分量在晶体中传播情况;(d)出射光左右旋偏振分量的光强分布。

该项研究提出一种新型的随波矢变化的Pancharatnam-Berry(PB)几何相位,该几何相位可在小角度旁轴光束被均质介质反射/透射过程中自然产生。小入射角度破坏系统的旋转对称性,产生随横向波矢量线性变化的PB相位,引起自旋光子的空间分离,即光子自旋霍尔效应。这种由PB相位导致的新型光子自旋霍尔效应能突破传统光子自旋霍尔效应(与Rytov-Vladimirskii-Berry相位相关)的局限性,解决自旋分离与能量效率间的矛盾问题,且不受自旋分离上限的限制。

实验上本研究利用钒酸钇晶体获得了2.2倍束腰的自旋分裂,透过率达86%。此外,本研究建立了波耦合方程,给出了单轴晶体中自旋空间分裂的物理过程,发现了角动量守恒导致的自旋光场质心位置的双值化现象。这些发现大大加深了对几何相位和自旋-轨道耦合的认识,为光子自旋霍尔效应的的实际应用铺平道路。

Physical Review Letters是世界著名的物理学顶级学术期刊,主要发表重要的、富有创新性的物理研究成果。

论文连接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.083901

(理工学院)

责编:杜明灿