[發明專利]光自旋軌道相互作用的調節方法及系統

在審

• 申請號: 202211380327.7
• 申請日: 2022-10-31
• 公開（公告）號: CN115791710A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 高雷;顧笑盈;高東梁
• 申請（專利權）人: 蘇州城市學院
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63;G01J9/02
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王廣浩

1.一種光自旋軌道相互作用的調節方法，其特征在于，包括：

S1：構建以石墨烯包裹球形納米顆粒為原點的xyz三維坐標系，利用右旋圓偏振光照射石墨烯包裹球形納米顆粒，所述右旋圓偏振光沿z軸方向入射；

S2：調節所述右旋圓偏振光的入射強度，根據準靜態情況下的線性和非線性歸一化散射效率函數，得到石墨烯包裹納米顆粒的散射效率譜；

S3：根據所述散射效率譜得到石墨烯包裹納米顆粒的共振區間，在所述共振區間中固定右旋圓偏振光的入射波長，得到準靜態情況下的入射電場與內部電場的雙穩圖像，對所述雙穩圖像進行仿真得到近場圓偏振圖，根據近場圓偏振圖判斷自旋軌道相互作用。

2.根據權利要求1所述的光自旋軌道相互作用的調節方法，其特征在于，步驟S2中，所述右旋圓偏振光的入射強度表示為：

其中，E₀表示納米顆粒的局域場，i表示虛數單位,表示x方向的單位向量，表示y方向的單位向量，表示波數，ω表示角頻率，λ表示波長，ε_h表示背景介質的介電常數，z表示xyz三維坐標系中的z軸，t表示時間。

3.根據權利要求1所述的光自旋軌道相互作用的調節方法，其特征在于，所述準靜態情況下的線性和非線性歸一化散射效率函數的求解方法包括以下步驟：

S21：求解拉普拉斯方程在石墨烯界面處的通解，基于納米顆粒表面的石墨烯層是一個導電率σ的導電殼層，得到邊界條件；

S22：根據所述通解和所述邊界條件求解出未知系數A、B；

S23：基于石墨烯的表面電導率是與場相關并且是非線性的特性，得到石墨烯的表面電導率的隨機相位近似下的簡化形式；

S24：根據準靜態近似，結合未知系數A、B和簡化形式，得到納米顆粒內部的局域電場和外部電場的關系,并得到準靜態情況下的線性和非線性歸一化散射效率函數。

4.根據權利要求3所述的光自旋軌道相互作用的調節方法，其特征在于，步驟S21中，所述拉普拉斯方程在石墨烯界面處的通解為：

其中，φ_c表示納米顆粒內部的電勢，φ_h表示納米顆粒外的電勢，A表示系數，E₀表示納米顆粒的局域場，r表示納米顆粒的半徑，i表示虛數單位，θ表示該點與坐標原點的連線和電場x分量之間的夾角，θ′表示該點與坐標原點的連線和電場y分量之間的夾角。

5.根據權利要求3所述的光自旋軌道相互作用的調節方法，其特征在于，步驟S21中，所述邊界條件表示如下：

其中，E_h、D_h分別表示納米顆粒外部的電場和電位移矢量，E_c、D_c分別表示納米顆粒內部的線性局域場和電位移矢量，表示納米顆粒的半徑表面散度，J＝σE＝σE_c表示電流密度矢量，r表示納米顆粒的半徑，表示石墨烯和外部分界面法線方向的單位矢量。

6.根據權利要求3所述的光自旋軌道相互作用的調節方法，其特征在于，步驟S22中，所述未知系數A、B表示如下：

其中，Θ＝iσ/(ωaε₀),i表示虛數單位，σ表示電導率，ε表示相對介電常數，ε_h表示背景介質的介電常數，ε₀表示真空介電常數，ω表示角頻率，a表示納米顆粒的半徑，A表示系數，B表示石墨烯包裹的球體的偶極化率。

7.根據權利要求3所述的光自旋軌道相互作用的調節方法，其特征在于，步驟S23中，所述石墨烯的表面電導率的隨機相位近似下的簡化形式表示如下：

其中，E_c表示納米顆粒內部的線性局域場，σ_g表示石墨烯線性電導率，σ₃表示石墨烯三階非線性電導率，e，E_F，τ分別表示電子電荷量，約化普朗克常數，費米能級，光電子弛豫時間，i表示虛數單位，ω表示角頻率，υ_F表示費米速度。