电子信息与工程学院张彦峰、余思远研究小组在《自然-通讯》发表光子横向自旋集成器件研究新成果

2018年3月2日,中山大学电子信息与工程学院张彦峰、余思远研究小组与英国Bristol大学研究者合作在《自然-通讯》上发表了该组关于光子角动量研究的最新成果【Nature Communications 9, 926 (2018)】。

能量、动量和角动量是光子作为基本粒子的基本特性。其中,光子角动量包括自旋角动量和轨道角动量。轨道角动量包含多种分量,是近年来光子角动量研究的主要对象。除平行于光束波矢方向的纵向自旋角动量以外,近来的研究还在倏逝波中发现了垂直于波矢的横向自旋角动量。角动量分量间的相互作用极大地丰富了人们对于光在亚波长尺度特性的理解,并催生了各种新型微米、纳米尺度结构和器件的实现。

自2012年余思远团队在Science封面论文报道了硅基涡旋光束发射集成器件【Science 338, 363 (2012)】以来,光子角动量一直是该团队核心主题之一。本项工作在国际上首次利用光子横向自旋构建了集成功能器件。基于团队自主研发的氮化硅光波导材料,通过调整氮化硅微环涡旋光束发射器件的波导尺寸调控倏逝区的横向自旋,在发射的涡旋光束中首次直接观测到横向自旋导致的自旋-轨道角动量相互转换,实现了对发射的涡旋光场角动量态的精确调控。进一步使用该集成器件作为接收器,实现了对自旋-轨道角动量态的选择性接收。该研究发现了一个自旋-轨道耦合新途径,进一步揭示了光子角动量复杂而丰富的内涵。其潜在应用领域包括高分辨显微术、光谱、光操控、量子信息和光通信等。

该论文题为‘Spin-orbit interaction of light induced by transverse spin angular momentum engineering’, 中山大学电子与信息工程学院博士生邵增凯和英国Bristol大学Dr Jiangbo Zhu为共同第一作者,通信作者为张彦峰讲师和余思远教授。本工作得到国家重点基础研究发展计划(973计划)、国家自然科学基金重大项目、光电材料与技术国家重点实验室等的大力支持。

文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-03237-5

 

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