[發明專利]一種用超材料產生橫向自旋角動量的裝置和方法

在審

• 申請號: 202211244697.8
• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115469379A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 李汶佳;姜昭琦;徐文霞;鄭凱豪;王亦淵;關春穎;劉建龍;朱正;史金輝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G02B1/00
• 分類號: G02B1/00;G02B27/00;G02B27/28
• 代理公司: 北京知藝互聯知識產權代理有限公司 16137
• 代理人: 陳艷

1.一種用超材料產生橫向自旋角動量的裝置，其特征在于：包括若干雙各向異性超單元組成的周期結構，所述雙各向異性超單元包括具有磁電耦合特性的雙各向異性圓柱體和支撐體，所述雙各向異性圓柱體一端開設有圓柱孔，所述雙各向異性圓柱體嵌設在支撐體內，支撐體的中心與所述雙各向異性圓柱體的中心重合。

2.根據權利要求1所述的一種用超材料產生橫向自旋角動量的裝置，其特征在于：所述支撐體為長方體，所述支撐體采用的材料的介電常數為1.09，所述長方體的長、寬和高分為40mm、34.64mm以及27mm；

所述雙各向異性圓柱體采用的材料的介電常數為39，所述雙各向異性圓柱體半徑為15mm，所述雙各向異性圓柱體的高度為12mm；圓柱孔的半徑與雙各向異性圓柱體半徑的比值為0.63，圓柱孔與雙各向異性圓柱體半徑的比值為0.38。

3.一種基于上述權利要求1-2任意一項裝置的用超材料產生橫向自旋角動量的方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟S1：建立坐標系；

步驟S2：輸入固定方向傳播的線偏振光和沿相應方向振動的入射電場，得到相應磁場或電場的自旋，并通過相應參數表示橫向自旋角動量。

4.根據權利要求3所述的一種用超材料產生橫向自旋角動量的方法，其特征在于：在步驟S1中，以其中一個雙各向異性圓柱體的旋轉軸為y軸建立坐標系，支撐體的長與x軸平行，支撐體的寬與z軸平行。

5.根據權利要求4所述的一種用超材料產生橫向自旋角動量的方法，其特征在于：在步驟S2中，

線偏振光沿x軸方向傳播，當電場沿z軸方向振動時，z軸方向的入射電場激發雙各向異性超材料中z軸方向的電場Ez，y軸方向的入射磁場激發雙各向異性超材料中y軸方向的磁場Hy，z軸方向的入射電場激發雙各向異性超材料中x軸方向的磁場Hx，雙各向異性超材料中Hx與Hy之間具有90°的相位差，產生了磁場的橫向自旋；

斯托克斯參數S₃與總光強S₀的比值用來表示歸一化的橫向自旋角動量，表示磁的橫向自旋角動量的強度，表示總磁場強度，Hx與Hy大小相同時會產生最大的磁的橫向自旋角動量；

線偏振光沿x軸方向傳播，當電場沿y軸方向振動時，y軸方向的入射電場激發雙各向異性超材料中y軸方向的電場Ey，z軸方向的入射磁場激發雙各向異性超材料中z軸方向的磁場Hz，z軸方向的入射磁場激發雙各向異性超材料中x軸方向的電場Ex，由于雙各向異性超材料中Ex與Ey之間具有90°的相位差，產生了電場的橫向自旋；

斯托克斯參數S₃與總光強S₀的比值用來表示歸一化的橫向自旋角動量，表示電的橫向自旋角動量的強度，表示總電場強度，Ex與Ey大小相同時會產生最大的電的橫向自旋角動量。