矢量光束界面反射透射的自旋霍耳效应

矢量光束的一般表示方法是利用投影矩阵和广义琼斯矢量的乘积描述.投影矩阵存在一个自由度,该自由度与有限光束的场矢量偏振状态有关,由特定的单位矢量与波矢量间的方位角决定,可以定量地描述矢量光束的偏振状态.本文在矢量光束描述的理论基础上,通过对投影矩阵进行与反射光束与透射光束传播方向相应的坐标旋转,根据麦克斯韦方程组及其边界条件,计算讨论在各向同性介质界面上反射、透射矢量光束的表示形式以及其自旋霍尔效应表现出的横向位移.线偏振光(光子自旋量为σ＝0)横向位移为零,圆偏振光束(光子自旋量为σ＝±1)位移量最大且左圆偏振与右圆偏振光束的位移大小相等方向相反,进一步分析了左圆偏振光束在界面上的反射、透射光束的横向位移与入射角的关系.     

棱镜-薄膜耦合结构中光束Goos-H(a)nchen位移的增强

棱镜-薄膜耦合结构是单侧镀电介质膜的双棱镜结构中的一种,在光信号传输方面具有十分重要的作用.利用稳态相位法分析了这种结构中反射和透射光束的Goos-Hanchen位移,研究结果表明,反射和透射光束的Goos-Hanchen位移随薄膜厚度或入射角的增大除出现共振峰外,还存在反射光束的Goos-Hanchen位移共振峰为负值的新现象.在共振点处透射和反射光束的正向或负向位移量最大可达百余波长.这一结构中薄膜和入射角.对光束Goos-Hanchen位移的调制在设计新型光位移调制和光传感器件中具有潜在的应用.     

光束位移研究综述

光束位移是指光束在反射或透射的过程中,反射点或透射点会出现违反几何光学预言的小段偏移,包括Goos-H?nchen位移、Imbert-Fedorv位移、Goos-H?nchen角位移和Imbert-Fedorv角位移。关于光束位移的研究随着科技的进步不断发展,不仅丰富了人们对光的波动和量子本质的认识,也进一步加深了对于新型材料的内在物理机制的了解,从而促进人们向未知的物理世界展开探索。从光束位移的发现、理论解释等方面对其展开介绍并对其研究进展进行总结。     

任意偏振态光束全反射时的侧向和横向位移

光束在电介质界面发生全反射时,实际反射光束会在入射面内相对于几何反射光束产生一侧向位移,在垂直于入射面的方向产生一横向位移。利用改进的能流法研究了任意偏振态光束发生全反射时的侧向和横向位移特性。研究表明,侧向位移的大小与入射光束的两组成部分———TE和TM偏振光的相位差无关,而与两组分的光强比密切相关,且该位移可以表示为TE和TM偏振光束各自的位移按光强的加权平均。横向位移的大小不仅与入射光束两组分的光强比相关,还与组分的相位差密切相关。另外,反射光束不仅在椭圆偏振态入射的情况下会产生横向位移,而且在TE和TM偏振态之外的其他线偏振态入射时,也会产生横向位移。     

双棱镜结构中透射光束的古斯-汉欣位移

当入射角大于全反射临界角时,双棱镜结构中透射和反射光束的古斯-汉欣(Goos-Haenchen)位移具有饱和效应,并且只有波长数量级。利用稳态相位法研究了当入射角小于全反射临界角时双棱镜结构中透射光束的古斯-汉欣位移。研究表明,传播模式下透射光束的古斯-汉欣位移是空气层厚度、入射角和双棱镜折射率的周期性函数。当透射共振时,透射光束的古斯-汉欣位移可达入射波长的几十倍,与入射角大于全反射临界角的情况相比,透射光束的位移通过边界的相互作用具有共振增强效应;在非共振点处,对称结构中的反射光束具有与透射光束相同的古斯-汉欣位移。共振增强的透射光束的位移在光开关及光耦合器中具有潜在的应用。     

柱矢量光束在透射时的自旋霍尔效应

有限光束矢量特性可以由全局化的特征单位矢量和广义琼斯矢量完整地描述,特征单位矢量平行于传播轴的光束为柱矢量光束。通过这种表示理论描述了在近轴近似条件下柱矢量光束的透射情况。在透射过程中光束的特征单位矢量发生了变化,透射光束的特征单位矢量既不平行于传播轴,也不垂直于传播轴。特征单位矢量的变化导致光束产生了一个与入射面垂直的横向位移,同时这个横向位移和光束的偏振椭圆率有关,不同圆偏振态(左旋和右旋)的透射光束所产生的横向位移的方向相反。这一结果和近年来在实验中检测到的均匀偏振光束的自旋霍尔效应类似,表明柱矢量光束在透射过程后也会产生光的自旋霍尔效应。     

手征和运动介质界面异常光自旋霍尔效应

文章讨论了偏振高斯光束在空气-手征介质界面的反射和折射问题,发现了反射和折射光束的异常自旋霍尔效应.在某些特定的角度下,反射高斯光束重心的移动可以达到几十个波长的量级,通过调节手征参数,甚至会出现折射光重心移动方向由正到负的转变.文章还讨论了任意偏振高斯光束在空气-运动介质界面的反射和透射问题,当介质垂直于入射平面运动时,反射和透射光束的横向移动可以达到几个波长的量级,甚至在某些运动速度下可以实现移动方向正负的改变.这些研究对控制光的自旋霍尔效应提供了可能的途径.     

电介质膜对受抑全内反射结构中古斯-汉欣位移的增强

受抑全反射结构中,反射光束和透射光束的古斯汉欣(Goos-Hanchen)位移同时存在,对称双棱镜结构的受抑全反射古斯汉欣位移通常只有波长量级,在实验中很难测量。计算了在入射角大于棱镜与空气界面的临界角小于棱镜与薄膜界面临界角时,镀有电介质膜的对称双棱镜的受抑全反射过程中入射光束的反射系数和透射系数的复数表达式。利用稳态相位法计算得出透射光束和全反射光束的古斯汉欣位移。结果表明,反射光束和透射光束古斯汉欣位移量相同,与入射角大小、薄膜厚度以及空气层厚度有关。在入射角小于但接近棱镜与薄膜界面的临界角,薄膜厚度和空气层厚度一定时,古斯汉欣位移量共振增强达到波长的数百倍。     

手征和运动介质界面异常光自旋霍尔效应

文章讨论了偏振高斯光束在空气-手征介质界面的反射和折射问题,发现了反射和折射光束的异常自旋霍尔效应.在某些特定的角度下,反射高斯光束重心的移动可以达到几十个波长的量级,通过调节手征参数,甚至会出现折射光重心移动方向由正到负的转变.文章还讨论了任意偏振高斯光束在空气-运动介质界面的反射和透射问题,当介质垂直于入射平面运动时,反射和透射光束的横向移动可以达到几个波长的量级,甚至在某些运动速度下可以实现移动方向正负的改变.这些研究对控制光的自旋霍尔效应提供了可能的途径.     

物理光学 光学性质、效应

O436 2005053266 双棱镜结构中透射光束的古斯-汉欣位移=Goos-Hanchen shift of the transmitted light beam in a two-prism configu- ration[刊,中]／朱绮彪(上海大学理学院物理系．上海 (200444)),李春芳…∥光学学报．-2005,25(5)．-673- 677 利用稳态相位法研究了当入射角小于全反射临界角 时双棱镜结构中透射光束的古斯-汉欣位移。研究表明, 传播模式下透射光束的古斯-汉欣位移是空气层厚度、入 射角和双棱镜折射率的周期性函数。当透射共振时,透射 光束的古斯-汉欣位移可达入射波长的几十倍,与入射角 大于全反射临界角的情况相比,透射光束的位移通过边界 的相互作用具有共振增强效应;在非共振点处,对称结构 中的反射光束具有与透射光束相同的古斯-汉欣位移。图