光子自旋霍尔效应的最佳弱测量

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1、学校代号10532学号S12073006分类号TN929密级不保密硕士学位论文光子自旋霍尔效应的最佳弱测量学位申请人姓名李星培养单位物理与微电子科学学院导师姓名及职称罗海陆副教授学科专业电子科学与技术研究方向光子自旋霍尔效应论文提交日期2015年5月10日学校代号：10532学号：S12073006密级：不保密湖南大学硕士学位论文光子自旋霍尔效应的最佳弱测量学位申请人姓名：李星导师姓名及职称：罗海陆副教授培养单位：物理与微电子科学学院专业名称：电子科学与技术论文提交日期：2015年5月10日论文答辩日期：20

2、15年5月24日答辩委员会主席：文双春教授TheOptimalWeakMeasurementsofPhotonicSpinHallEffectbyLIXingB.E.(HunanUniversity)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofscienceinElectronicsscienceandtechnologyintheGraduateSchoolofHunanUniversityS

3、upervisorAssociateProfessorLUOHailuMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：曰期：么＾＾月手曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学

4、位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□在年解密后适用本授权书。，２、不保密＾＂＂（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）作者签名：４４曰期：呵年（月ｆ曰导师签名：曰期年月曰Ｗ攻如咬＾呼光子自旋霍尔效应的最佳弱测量摘要一束线偏振光经过非均匀介质时，由于自旋轨道耦合

5、的作用，自旋方向相反的光子会在垂直于入射面的方向发生横向分离，从而朝相反方向漂移并分居在传输光束的截面两侧，这就是本文重点研究的光子自旋霍尔效应。光子自旋霍尔效应是一种潜在的精密测量工具，其在探测微结构材料结构参数变化的研究中具有重要的物理意义。本文基于光子自旋霍尔效应的弱测量模型，建立空白棱镜界面的高斯光束传输模型，研究光子自旋霍尔效应中弱测量的最佳后选择问题。除此之外基于光子自旋霍尔效应的横移对金属薄膜的厚度变化很敏感的基础上，建立纳米金属薄膜界面反射时的三维光束传输模型，分析了纳米金属薄膜中光子自旋霍尔

6、效应的最佳弱测量，提出了利用光子自旋霍尔效应测量纳米材料结构参数的时候存在最佳弱测量点。同时，也对全内反射中光子自旋霍尔效应的最佳弱测量进行了理论研究。具体工作如下：第一，研究了纳米金属薄膜中光子自旋霍尔效应的最佳弱测量点。通过建立垂直偏振情况下高斯光束在纳米金属薄膜界面反射的传输模型，揭示了光子自旋霍尔效应中的放大后的横移与测量时所选择的放大角的大小有关。研究表明只有当弱测量中放大角取特殊值时（即最佳弱测量点），纳米金属薄膜中光子自旋霍尔效应的放大后横移值才可达到最大，此时测得的横移值数据可以更加精确地反推

7、出金属薄膜的厚度。利用最佳弱测量点进行数据采集可大大提高光子自旋霍尔效应的探测精度。这些研究为今后研制基于光子自旋霍尔效应的精密测量工具测量纳米结构参数提供了理论与实验基础。第二，研究了全内反射中光子自旋霍尔效应的最佳弱测量。通过建立高斯光束入射到玻璃-空气界面的全内反射传输模型，得到全内反射中光自旋霍尔效应中的自旋分裂横移与入射角以及放大角之间的定量关系。研究结果表明，在利用弱测量对全内反射中光子自旋霍尔效应的横移值进行探测时，其同样也存在最佳的弱测量点，可以使得测量输出最大化，从而大大地提高了测量精度，以

8、此能够反应周围环境某些参数的变化。该研究为探索全内反射过程中的物理现象提供了新的思路，同样也为研制新型的纳米光子学器件提供了基础。II硕士学位论文关键词：光子自旋霍尔效应；结构参数；弱测量；纳米金属薄膜III光子自旋霍尔效应的最佳弱测量AbstractThephotonicspinHalleffectwestudyinthistextisaphenomenoninwhichthephotonsund