《超材料中基於光子角動量的光場調控》是依託深圳大學，由郭清華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超材料中基於光子角動量的光場調控
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郭清華
- 依託單位：深圳大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光子角動量，為實現光場的調控及套用提供了更多的自由度，光的自旋和軌道角動量將影響光的分布及傳播行為。該項目將依棵備故賴於亞波長微結構單元構成的微結構材料與電磁場的相互作用，從而實現對光場的振幅、位相、偏振、傳播方向等信息的調控。主要結合電磁場所具有的特殊的渦旋相位相關的軌道角動量以及和偏振相關的自旋角動量，實現對光場的多個自由度的調節，同時利用超材料調節光場的自旋角動量和軌道角動量之間的耦合作用。通過構建微結構單元，實現一些可調節的效應，如依賴於光子自旋的路徑選擇。 項目主要是想發掘新的光場調控的物理機制，創建新的物理模型，實現亞波長結構對光場的多方面的調控，並探索其套用價值。希望在項目的執行期間，做出有意義的新穎的研究成果，發表5-6篇高水平論文。
結題摘要
背景：拓撲光子學已經成為一個快速發展的研究領域，拓撲物理的思想首先被Haldane等引入光學等經典波動系統，隨後光的自旋量子霍爾效應被研究者實現，同時Floquet光學拓撲絕緣體被提出。從此，各種光子帶隙結構與非平凡拓撲不變數的研究迅速興起。內容和結果：超材料是由人工結構單元組成的多功能材料，可以實現不同的拓撲相。我們通過調節超材料單元的共振，耦合等參數，結合群論知識，以及電磁波角動量等特有屬性，實現各種新穎的拓撲相，並且由於超材料易加工，我們進行實驗觀測，嘗試各種功能性的拓撲超材料，探索拓撲保護的光學器件：1）在超材料中實現了外爾點的觀測，首次在經典系統中觀測到了表面弧。為探索其套用價值，測量了表面波繞過障礙的傳播過程，這為實現無損耗光子傳輸器件提供了可靠的平台，結果發表在Nature communication上。另外，我們利用超材料首次實現了理想的外尓系統，為許多重要的物理概念觀測提供了理想的平台。我們在此系統中觀測到了拓撲系統中預言的螺旋分布表面態，結果發表在頂級雜誌Science上，同期的Science上發表了該領域專家對這個工作的高度評價。2）首次在超材料中實現了三維的光子狄拉克點，觀測到了狄拉克點附近的線性色散關係，依賴於光子自旋的表面波傳播，為多通道可調控的信息傳播提供了有效的方法，理論和實驗工作都發表在Physics Review Letters上。3）實現了沙漏型節點線，節點線兩條能帶的上方和下方分別有另一條能帶將其鎖定，使其容易被破壞，抗干擾能力非常強。結果發表在Physics Review Letters上。照祝翻4）基於電磁波的自旋和軌道角動量的耦合特性，設計了自旋選擇的螺旋波導，發表在Physical Review Applied 上面。意舟淚義：這些研究不僅豐富了基礎物理圖像，使我們對一些客觀屬性有了更好的認識，為探索新的朽套格物質提供甩辨紋捉了一個開放的視角，拓撲光子學還有豐富的潛在套用，比如拓撲雷射器。並且拓撲系統的零損耗傳輸、負折射、無限大散射截面等物理特性更有望在隱身、陀螺導航、雷達等領域開闢新的技術發展方向,這些概念將從台肯阿根本上革新新一代的光電設備，套用前景廣泛。催她全墊
