关键词:
光子自旋霍尔效应
拉盖尔-高斯光束
增强
弱测量
摘要:
光子自旋霍尔效应(Photonic spin Hall effect,PSHE)在磁性检测、精密测量与传感方面具有极大的应用潜力,但其自旋分裂位移的大小通常在亚波长量级,因此对PSHE的增强研究对其应用的推动具有重要意义。但当前研究多关注于传统基模高斯光束下的PSHE,对携带丰富轨道角动量的拉盖尔-高斯(Laguerre-Gauss,LG)光束下的PSHE研究偏少。基于此,本文开展了LG光束下的自旋霍尔效应的增强研究,并对其进行了应用探索。本文具体研究内容如下:
(1)建立了适用范围更广的LG光束下的PSHE模型,解决了以往模型适用范围受限问题(如仅适用于空间自旋位移、垂直/水平入射偏振光束、或非吸收性介质界面等)。
(2)系统研究了LG光束在特殊入射角度(如全反射角、布鲁斯特角)附近和表面等离子共振结构下的PSHE现象、特征、及增强机理,为精密测量、传感和光子操控等提供了新途径和新思路。
(3)开展了基于LG光束PSHE的纳米级薄膜厚度测量应用探索研究,构建了基于弱测量的实验系统,建立了弱测量模型,并对测量方法进行了分析和验证。结果表明,该方法可以实现吸收性和非吸收性纳米级薄膜的厚度测量,测量分辨力优于0.5nm。此外,因PSHE与光束自身和作用界面参数强相关,所以该方法还可拓展应用于电学量、物理量、材料属性等相关参数的精密测量与传感。