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(gè)光子攜帶的軌道角動(dòng)量為l(h)危。這種獨(dú)特的性質(zhì)帶來(lái)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(jì)和制造出以來(lái),左手材料中電磁波的線性動(dòng)量和角動(dòng)量就一直是一個(gè)研究熱點(diǎn)。因此,認(rèn)為研究空氣-左手材料界面處的橫移和縱移不僅能加深對(duì)左手材料中電磁波的角動(dòng)量的認(rèn)識(shí),而且有望帶來(lái)一些新的應(yīng)用,比如基于霍爾效應(yīng)的超敏感探測(cè)技術(shù)。鑒于該問(wèn)題

2、在理論上的重要意義和應(yīng)用上的潛在價(jià)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(chǎng)和透射場(chǎng)。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(shí)也給出了縱向場(chǎng),它是一種偏振敏感的渦旋結(jié)構(gòu)。因此,有助于從一個(gè)新的角度理解Imbert-Fedorov(IF)位移的產(chǎn)生機(jī)理?；谕干鋱?chǎng)的角譜表達(dá)式,本文首次給出了透射場(chǎng)在坐標(biāo)空間中的嚴(yán)格表達(dá)式。另外,本文也研究了反射場(chǎng)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(shí),反射場(chǎng)會(huì)有多個(gè)相位奇點(diǎn)。
　　二、利用算符方法,計(jì)算了位移和角移。該方法與傳統(tǒng)的基于積分的計(jì)算方法明顯不同,它能夠有效地節(jié)省計(jì)算時(shí)間。本文詳細(xì)地分析、對(duì)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(chǎng)的Goos-H(a)nchen(GH)和IF位移并沒(méi)有反轉(zhuǎn)。而透射場(chǎng)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(duì)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(shí),增加折射率的絕對(duì)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(huì)反轉(zhuǎn)。因此,斜偏振入射光的IF位移會(huì)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?fù)渲笖?shù);第二種分裂是垂