利用轨道角动量操控光子自旋霍尔效应中的非对称自旋分裂

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