基于幾何光學方法的自旋光輸運研究

第1章緒論1
1.1光的自旋輸運現(xiàn)象2
1.1.1電子的自旋輸運2
1.1.2光子的自旋輸運3
1.2非均勻介質(zhì)中的幾何光學概述4
1.2.1程函方程5
1.2.2光線方程7
1.3復幾何光學概述8
1.3.1基于光線的復幾何光學9
1.3.2基于程函的復幾何光學11
1.4光學角動量概述13

第2章自旋光在非均勻介質(zhì)中的傳播17
2.1光學自旋輸運效應概述18
2.1.1光的自旋霍爾效應19
2.1.2貝里幾何相位22
2.1.3貝里幾何相位的經(jīng)典測量24
2.2自旋光在非均勻介質(zhì)中傳播的研究方案28
2.2.1Zel′dovich的研究方案28
2.2.2K.Yu.Bliokh的研究方案32
2.2.3C.Duval的研究方案37

第3章光學度規(guī)理論40
3.1光在靜態(tài)非磁性各向同性介質(zhì)中的光學度規(guī)41
3.1.1光在運動介質(zhì)中傳播的有效度規(guī)41
3.1.2光在靜態(tài)非磁化非均勻介質(zhì)中傳播的有效度規(guī)42
3.2彎曲時空中自旋粒子的運動方程43
3.2.1零測地線方程44
3.2.2Papapetrou-Souriau方程45
3.2.3光線方程47
3.3彎曲時空中的麥克斯韋方程與自旋軌道耦合48
3.3.1彎曲時空中的麥克斯韋方程48
3.3.2非均勻介質(zhì)中光子的哈密頓量51
3.3.3自旋-自旋相互作用對極化光傳播的影響53
3.3.4自旋-自旋相互作用對光子相位的影響55
3.4極化光束在非均勻介質(zhì)中的演化57
3.4.1包含自旋-軌道耦合修正的程函方程58
3.4.2極化高斯光束在各向同性的非均勻介質(zhì)中的傳播60
3.4.3極化高斯光束的自旋霍爾效應65

第4章基于矩陣光學方法的自旋光輸運71
4.1矩陣光學基本知識簡介72
4.1.1光線方程與光線矢量72
4.1.2典型光學單元的變換矩陣75
4.1.3光學系統(tǒng)的變換矩陣80
4.2柯林斯衍射積分87
4.2.1變換矩陣與柯林斯衍射積分87
4.2.2利用柯林斯衍射積分研究光束傳輸88
4.3基于矩陣光學方法的非線性介質(zhì)中的光束傳播95
4.3.1強非局域非線性介質(zhì)中的波動方程95
4.3.2強非局域非線性介質(zhì)中的變換矩陣97
4.4基于矩陣光學方法的自旋光輸運研究102
4.4.1含自旋-軌道耦合的光學變換矩陣103
4.4.2自旋光在梯度非均勻介質(zhì)中的演化規(guī)律106

第5章艾里光束的自旋輸運112
5.1艾里光束簡介113
5.2艾里光束的傳播特征117
5.2.1艾里光束的無衍射特性117
5.2.2艾里光束的自加速特性118
5.2.3艾里光束的自愈特性118
5.3艾里光束在手性介質(zhì)中的傳播120
5.3.1手性介質(zhì)的光學變換矩陣120
5.3.2艾里光束在手性介質(zhì)中的演化規(guī)律120
5.4艾里光束在非均勻介質(zhì)中的相變126
5.4.1基于矩陣光學的艾里光束相變研究126
5.4.2基于矩陣光學的雙曲余弦艾里光束相變研究131
5.5艾里光束在非均勻介質(zhì)中的自旋輸運132
5.5.1線性非均勻介質(zhì)中的艾里光束自旋輸運效應132
5.5.2拋物線形非均勻介質(zhì)中的艾里光束自旋輸運效應138

參考文獻146