基於特異介質的矢量光場生成與調控

《基於特異介質的矢量光場生成與調控》是依託南開大學，由陳璟擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於特異介質的矢量光場生成與調控
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳璟
• 依託單位：南開大學

中文摘要

矢量光場在波前上的偏振態呈非均勻分布，其時空演化過程表現有許多新穎的特性；特異介質是以亞波長納微結構為基本組成單元的人工材料，可以實現自然界不存在的電磁學回響，從而突破原有原理和技術的限制。由於材料的電磁學回響會影響光場的偏振性質,特異介質中的矢量光場必然具有常規材料中的矢量光場無法表現的特性。本項目以此為出發點，針對特異介質中的矢量光場開展理論和實驗研究。以麥克斯韋方程組為基礎發展適用的嚴格理論分析方法,以有限時域差分法及 Richard-Wolf衍射理論為基礎開發全矢量數值模擬算法，突破現有技術手段的限制：藉助自旋-軌道角動量耦合及Pancharatna-Berry相位等物理圖象，對相關的深層次物理內涵開展研究和探索，以期發現新的作用機制，展示新穎光學效應；以雷射圖形直寫等手段製備特異介質,開展實驗驗證；最終推動矢量光場生成和調控方面的套用基礎研究的進展。

結題摘要

本課題在2012-2015的4年時間內，在所有課題組人員的緊密合作和努力下，全面展開工作。針對特異介質中的矢量光場開展理論為主、實驗為輔的研究。以麥克斯韋方程組為基礎發展適用的嚴格理論分析方法,以有限時域差分法及衍射理論為基礎開發全矢量數值模擬算法：藉助自旋-軌道角動量耦合及Pancharatna-Berry 相位等物理圖象，對相關的深層次物理內涵開展研究和探索，發現新的作用機制，展示新穎光學效應；推動以特異介質為基礎、以光學角動量為關鍵的光場調控套用基礎研究的進展。在基於矢量光學暗模的慢光效應, 基於矢量光學亮模的偏振調控、基於光學自旋-軌道角動量耦合的光場調控、量子Gouy位相的物理機制討論、基於矢量光學模式的光學非互易性現象研究、基於光學-量子類似的exceptional point、PT對稱等諸多領域開展廣泛研究，取得一些有價值的創新性研究進展與原創性研究成果，完成計畫任務與預期目標。 本課題共發表標註本項目支持的學術論文17篇，均為SCI索引，包括一區文章Phys. Rev. Lett. 1篇、二區文章Phys. Rev. A 2篇、Opt. Lett. 3篇、Opt. Express 4篇、Appl. Phys. Lett. 1篇等（詳見成果列表）。在人才培養上，已畢業博士生2名（郭清華、崔海旭），碩士3名（李騰飛、郭天敬、楊穆）。目前由本課題支持的研究生有博士1名（王曉傑），碩士2名（吳利婷、郭瑞朋）。