光的自旋-轨道相互作用是指光的自旋角动量和轨道角动量之间的相互作用, 它存在于反射、折射、散射、衍射、聚焦等基本的光学过程中。在传统大尺度量级的经典光学中可以忽略自旋-轨道相互作用的影响, 但在亚波长尺度下, 自旋和轨道角动量之间会发生强耦合。对光的自旋-轨道相互作用的基本起源和重要应用进行了综述。首先, 介绍了光的自旋-轨道相互作用的两个重要基本概念: 光子角动量和几何相位理论。其次, 分别介绍了自旋-内禀轨道角动量和自旋-外禀轨道角动量两种相互作用的基本原理。然后, 重点介绍了光自旋-轨道相互作用的研究进展以及代表性应用。最后, 对光自旋-轨道相互作用相关研究面临的挑战和未来的研究方向进行了展望。

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。

基于平面波角谱理论研究了利用轨道角动量操控光子自旋霍尔效应中的非对称分裂。以光束在空气玻璃界面反射为例，建立了描述涡旋光束的光子自旋霍尔效应的传输模型，发现左旋和右旋圆偏振分量的横向位移是关于入射面不对称的，其中两个自旋分量位移的大小和方向是由涡旋光束的拓扑荷数所决定。轨道角动量诱导的非对称分裂可以看成是两自旋分量相对于入射面的整体偏移，这个轨道偏移本质上可以看成是线偏振涡旋光束的伊姆伯特费多罗夫(Imbert-Fedorov)效应。这些现象的物理机制归结于界面处的自旋轨道相互作用和轨道轨道转换，且与高斯光束所对应的对称分裂略有不同。研究结果表明轨道角动量为操控光子自旋霍尔效应提供了一个可选择的自由度。