左后材料中光渦旋的橫移和縱移研究.pdf

1、渦旋光束具有螺旋形的相位。因此,在其傳播方向上,單個光子攜帶的軌道角動量為l(h)危。這種獨特的性質(zhì)帶來了許多新的應(yīng)用,比如光學(xué)扳手,高速率和多信道的數(shù)字通信,以及高分辨率成像。另一方面,自從左手材料被正式設(shè)計和制造出以來,左手材料中電磁波的線性動量和角動量就一直是一個研究熱點。因此,認為研究空氣-左手材料界面處的橫移和縱移不僅能加深對左手材料中電磁波的角動量的認識,而且有望帶來一些新的應(yīng)用,比如基于霍爾效應(yīng)的超敏感探測技術(shù)。鑒于該問題

2、在理論上的重要意義和應(yīng)用上的潛在價值,本文做了以下的研究工作:
　　一、利用平面角譜理論,得出了光渦旋在空氣-左手材料界面處的反射場和透射場。除了入射角與臨界角極為接近的情況,該公式具有很好的普適性。同時也給出了縱向場,它是一種偏振敏感的渦旋結(jié)構(gòu)。因此,有助于從一個新的角度理解Imbert-Fedorov(IF)位移的產(chǎn)生機理?；谕干鋱龅慕亲V表達式,本文首次給出了透射場在坐標空間中的嚴格表達式。另外,本文也研究了反射場的交叉偏振

3、效應(yīng)。研究表明,p偏振的入射光發(fā)生交叉偏振時,反射場會有多個相位奇點。
　　二、利用算符方法,計算了位移和角移。該方法與傳統(tǒng)的基于積分的計算方法明顯不同,它能夠有效地節(jié)省計算時間。本文詳細地分析、對比了部分反射情況下空氣-左手材料界面和空氣-右手材料界面處的位移和角移。研究表明,反射和透射場的Goos-H(a)nchen(GH)和IF位移并沒有反轉(zhuǎn)。而透射場的角移卻發(fā)生了反轉(zhuǎn)。本文也分析了入射角和折射率對位移和角移的影響。在折射率

4、一定的情況下,選擇適當(dāng)?shù)娜肷浣?能夠最大化、最小化、甚至消除位移和角移。同時,增加折射率的絕對值,可以有效地抑制光束的位移和角移。
　　三、研究了全內(nèi)反射情況下的位移和角移。研究表明,盡管全反射光有GH和IF位移,卻不存在GH和IF角移。在空氣-左手材料界面處,反射系數(shù)的相位會反轉(zhuǎn)。因此,斜偏振入射光的IF位移會反轉(zhuǎn)。本文提出了兩種新型的光束分裂現(xiàn)象。第一種是光束在入射面內(nèi)的軌道分裂,分裂值正比于入射光束的拓撲指數(shù);第二種分裂是垂