湖南师范大学周新星/四川大学张志友/浙江大学林晓团队LPR：手性界面处奇异的光子自旋霍尔效应（湖南师范大学张新主任简历）

原标题：湖南师范大学周新星/四川大学张志友/浙江大学林晓团队LPR：手性界面处奇异的光子自旋霍尔效应

创新点：提出手性界面处奇异的光子自旋霍尔效应，当菲涅尔系数满足特定关系时，折射光中的自旋位移恒定为零且与入射光偏振无关，反射光中的自旋位移也与入射光偏振无关。研究成果为抑制光束传播过程中的自旋分裂提供了一种有效手段，在全光自旋开关、偏振无关光学器件等领域具有潜在的应用价值。

关键词：光子自旋霍尔效应，自旋-轨道相互作用，自旋位移，角动量

图1 透射光中的奇异光子自旋霍尔效应

光子自旋霍尔效应表现为偏振光束在界面发生反射与折射时所产生的自旋分裂现象，其物理机制为光学自旋-轨道相互作用。光子自旋霍尔效应在现象上可类比于电子自旋霍尔效应，其中自旋光子与折射率梯度分别扮演自旋电子与外加场的角色。自2004年 [PRL 93, 083901 (2004)] 在理论上被首次提出以来，光子自旋霍尔效应受到了研究者们的广泛关注并在精密测量、纳米光子学器件、量子信息处理等领域表现出潜在的应用价值。在人们的常规认识中，光子自旋霍尔效应中的自旋位移通常不为零且与入射光的偏振态相关。但在该项工作中，研究团队发现一类奇异的光子自旋霍尔效应：当光学界面的菲涅尔系数满足特定关系时，折射光中的自旋位移恒定为零且与入射光偏振无关（图1），反射光中的自旋位移也与入射光偏振无关（图2）。同时，他们进一步发现可以通过构建手性光学界面来获得该奇异的光子自旋霍尔效应，并提出了一种实验上的可行结构（石墨烯/电介质异质结）来实现该物理现象。研究成果为抑制光束传播过程中的自旋分裂提供了一种有效手段，在全光自旋开关、偏振无关光学器件等领域具有潜在的应用价值。

图2 反射光中的奇异光子自旋霍尔效应

博士生盛丽娟为论文的第一作者，周新星副教授、张志友教授、林晓教授为论文的共同通讯作者，合作者包括浙江大学陈红胜老师、深圳大学陈宇老师等。该工作获得了国家自然科学基金、长沙市杰出青年基金等项目的资助。

WILEY

论文信息：

Exotic photonic spin Hall effect from a chiral interface

Lijuan Sheng, Xinxing Zhou*, Yuhan Zhong, Xinyan Zhang, Yu Chen, Zhiyou Zhang*, Hongsheng Chen, Xiao Lin*

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期刊简介

Laser & Photonics Reviews 是一份双月刊同行评审科学期刊，涵盖光学科学各个方面的研究，由Wiley-VCH出版，包含综述、论文、快讯文章等内容，2021年影响因子13.138。

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