湖南师范大学物理与电子科学学院，量子效应及其应用协同创新中心，低维量子结构与调控教育部重点实验室，湖南 长沙 410081
构建了非厄米系统中的高斯光束传输模型，探究了宇称-时间对称（PT-symmetric）结构中奇异点附近的交叉偏振特性。研究表明，当系统状态位于奇异点附近时，交叉偏振分量呈现出类似于一阶厄米-高斯模式的双峰强度分布，而此时原偏振分量呈现出与单一圆偏振分量相似且垂直于交叉偏振分量的双峰分布。进一步调整入射光的偏振态，还可以观察到交叉偏振分量的显著旋转现象。此外，该系统在跨越奇异点的过程中，交叉偏振分量的旋转方向也会随之翻转，这为精密探测奇异点的位置提供了一条新颖的思路。最后，奇异点附近所存在的强交叉偏振效应也为增强光子自旋霍尔效应提供了理论依据。
交叉偏振 奇异点 宇称-时间对称 偏振 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0326002
湖南大学物理与微电子科学学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
光子自旋霍尔效应是一种潜在的精密测量工具，在探测微结构材料结构参数变化的研究中具有重要的物理意义。基于光子自旋霍尔效应的弱测量模型研究了纳米金属薄膜中的光子自旋霍尔效应，研究结果表明当弱测量中放大角取相应的特殊值时（即最佳弱测量点），纳米金属薄膜中光子自旋霍尔效应的放大后横移值可达到最大，大大提高了光子自旋霍尔效应的探测精度；在最佳弱测量点得到的放大后横移可以更精确地推断出金属薄膜的实际厚度。实验结果与理论分析符合较好，该方法为研制基于光子自旋霍尔效应的精密测量工具提供了理论与实验基础。
量子光学 光子自旋霍尔效应 结构参数 弱测量 纳米金属薄膜
湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
理论研究了光自旋霍尔效应(SHEL)中的自旋角分裂现象。通过建立平行和垂直偏振两种情况下光束由玻璃到空气界面的全内反射传输模型，揭示了光自旋霍尔效应中的自旋角分裂与入射角、偏振态以及光束传播距离等因素的定量关系。研究发现只有当入射角大于全内反射角时，角移才会出现，且角移会随着入射角的增大而减小，同时随着光束传播距离的变化而变化。在垂直偏振光入射情况下，由于自旋角分裂的影响，横移会发生反转。光自旋霍尔效应中的自旋角分裂现象可以用菲涅耳反射系数平行与垂直分量相位差的变化来解释。预测光束在损耗介质和多层纳米结构中传输时也存在类似的自旋角分裂现象。
物理光学 光自旋霍尔效应 自旋角分裂 偏振 全内反射
湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
从经典电动力学出发，研究了由折射率梯度导致的反转光自旋霍尔效应。通过分析光从光疏介质入射到光密介质和从光密介质入射到光疏介质两种情况，揭示了光自旋霍尔效应中的横移与偏振态、折射率梯度以及入射角等因素的定性关系。当入射角一定时，光从光疏介质入射到光密介质时的水平偏振横移绝对值大于垂直偏振横移，而从光密介质入射到光疏介质的情况正好与之相反，并且传输场的横移方向取决于折射率梯度方向，增大入射角能明显增强光自旋霍尔效应，对某一特定的线偏振光束，其左、右旋圆偏振光分量的横移等值反向。这些研究结果为调控光自旋霍尔效应提供了有效途径。
物理光学 光自旋霍尔效应 横移 折射率梯度 角动量
湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
从理论上和实验上研究了转换反射中光自旋霍尔效应的自旋堆积方向的方法，建立了描述光束在空气棱镜界面反射的自旋堆积模型，揭示了横移与光束入射偏振角的定性关系。研究发现，当入射角小于布儒斯特角时，随着入射偏振角的逐渐增大，自旋堆积的方向发生反转。而当入射角大于布儒斯特角时，自旋堆积的方向不再随入射偏振角的变化而反转。结果表明，在光束入射角为确定值且小于布儒斯特角的情况下，可以通过调控光束的入射偏振角转换自旋堆积的方向。转换自旋堆积方向的研究为有效调控光自旋霍尔效应提供了新的途径。
物理光学 光自旋霍尔效应 自旋堆积 弱测量 自旋角动量
