项目名称: 超材料光自旋霍尔效应的动态调控研究

项目编号: No.11474010

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 李焱

作者单位: 北京大学

项目金额: 105万元

中文摘要: 本项目拟围绕等离基元超材料的光自旋霍尔效应(SHEL)的动态调控开展工作,主要研究内容包括SHEL自旋分离的增强、动态调控的机理、材料的选择、结构的制备和表征等。从材料、结构和入射光几方面综合考虑,提高p光、s光的反射率和透射率差异,有效打破空间对称性,充分利用自旋-轨道角动量之间的耦合。利用这些因素的联合效应增强SHEL自旋分离。在SHEL显著而且出射光较强的前提下,引入三阶非线性系数比较大同时响应比较快的非线性材料或单层二硫化钼等新型材料,确定等离基元结构和超材料单元结构以及超材料整体与自旋-轨道耦合强弱的依赖关系,通过光泵浦改变折射率或自旋极化程度。研究泵浦光能量、脉冲宽度和偏振态等的影响,优化泵浦光和界面结构参数,实现等离基元超材料SHEL的动态调控,为制备超快纳米光自旋器件奠定基础。

中文关键词: 光自旋霍尔效应;动态调控;自旋光学;超材料

英文摘要: We will study the dynamic manipulation of spin Hall effect of light (SHEL) of plasmonic metamaterials, including the enhancement of SHEL spin separation, the mechanism of dynamic manipulation, the selection of the materials, the fabrication and characterization of the structures. Taking into account of the materials, structures and the incident beams simultaneously, we will increase the differences of the reflection and transmission coefficients for p and s waves, efficiently break the spatial symmetry and greatly utilize the spin-orbit coupling to greatly enhance the SHEL spin separations. With strong SHEL and sufficient output power, by introducing the nonlinear materials with large third-order nonlinearity and fast response or monolayer molybdenum disulphide into the plasmonic metamaterials, we can change the refractive index or spin polarization by laser pulse pump from the understanding of the relationship between the spin-orbit coupling and the plasmonic configuration, unit configuration and the whole structures. We will investigate the impact of the energy, pulse duration and polarization state of the pump beam and optimize the parameters of the pump and the structures to realize the dynamic manipulation of the SHEL of the plasmonic metamaterials. This can lay the foundation for the fabrication of ultrafast photonic spin nanodevices.

英文关键词: Spin Hall effect of light;dynamic manipulation;spin optics;metamaterial

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