基于几何光学方法的自旋光输运研究

本书是在作者长期对光电信息调控技术研究的基础上撰写而成，本书采用拓展的几何光学方法和矩阵光学方法，并考虑光子的自旋-轨道相互作用和自旋-自旋相互作用对其传播的影响，系统地介绍了自旋光在非均匀介质中传播时的自旋输运行为及结构光场的自旋输运效应。 本书内容由浅入深、循序渐进，理论与实践相结合，可供从事光学信息调控技术的科研技术人员使用，也可供高等院校相关专业师生参考。

本书采用拓展的几何光学方法和矩阵光学方法，并考虑光子的自旋-轨道相互作用和自旋-自旋相互作用对其传播的影响，系统地介绍了自旋光在非均匀介质中传播时的自旋输运行为及结构光场的自旋输运效应。主要内容包括：光的自旋输运现象、复几何光学概述以及光学角动量的基本概念，自旋光在非均匀介质中的传播，光学度规理论，基于矩阵光学方法的自旋光输运，艾里光束在非均匀光学介质中的自旋输运特征。本书内容由浅入深、循序渐进，理论与实践相结合，可供从事光学信息调控技术的科研技术人员使用，也可供高等院校相关专业师生参考。

第1章 绪论
1.1 光的自旋输运现象
1.1.1 电子的自旋输运
1.1.2 光子的自旋输运
1.2 非均匀介质中的几何光学概述
1.2.1 程函方程
1.2.2 光线方程
1.3 复几何光学概述
1.3.1 基于光线的复几何光学
1.3.2 基于程函的复几何光学
1.4 光学角动量概述
第2章 自旋光在非均匀介质中的传播
2.1 光学自旋输运效应概述
2.1.1 光的自旋霍尔效应
2.1.2 贝里几何相位
2.1.3 贝里几何相位的经典测量
2.2 自旋光在非均匀介质中传播的研究方案
2.2.1 Zel′dovich的研究方案
2.2.2 K.Yu.Bliokh的研究方案
2.2.3 C.Duval的研究方案
第3章 光学度规理论
3.1 光在静态非磁性各向同性介质中的光学度规
3.1.1 光在运动介质中传播的有效度规
3.1.2 光在静态非磁化非均匀介质中传播的有效度规
3.2 弯曲时空中自旋粒子的运动方程
3.2.1 零测地线方程
3.2.2 Papapetrou-Souriau方程
3.2.3 光线方程
3.3 弯曲时空中的麦克斯韦方程与自旋轨道耦合
3.3.1 弯曲时空中的麦克斯韦方程
3.3.2 非均匀介质中光子的哈密顿量
3.3.3 自旋-自旋相互作用对极化光传播的影响
3.3.4 自旋-自旋相互作用对光子相位的影响
3.4 极化光束在非均匀介质中的演化
3.4.1 包含自旋-轨道耦合修正的程函方程
3.4.2 极化高斯光束在各向同性的非均匀介质中的传播
3.4.3 极化高斯光束的自旋霍尔效应
第4章 基于矩阵光学方法的自旋光输运
4.1 矩阵光学基本知识简介
4.1.1 光线方程与光线矢量
4.1.2 典型光学单元的变换矩阵
4.1.3 光学系统的变换矩阵
4.2 柯林斯衍射积分
4.2.1 变换矩阵与柯林斯衍射积分
4.2.2 利用柯林斯衍射积分研究光束传输
4.3 基于矩阵光学方法的非线性介质中的光束传播
4.3.1 强非局域非线性介质中的波动方程
4.3.2 强非局域非线性介质中的变换矩阵
4.4 基于矩阵光学方法的自旋光输运研究
4.4.1 含自旋-轨道耦合的光学变换矩阵
4.4.2 自旋光在梯度非均匀介质中的演化规律
第5章 艾里光束的自旋输运
5.1 艾里光束简介
5.2 艾里光束的传播特征
5.2.1 艾里光束的无衍射特性
5.2.2 艾里光束的自加速特性
5.2.3 艾里光束的自愈特性
5.3 艾里光束在手性介质中的传播
5.3.1 手性介质的光学变换矩阵
5.3.2 艾里光束在手性介质中的演化规律
5.4 艾里光束在非均匀介质中的相变
5.4.1 基于矩阵光学的艾里光束相变研究
5.4.2 基于矩阵光学的双曲余弦艾里光束相变研究
5.5 艾里光束在非均匀介质中的自旋输运
5.5.1 线性非均匀介质中的艾里光束自旋输运效应
5.5.2 抛物线形非均匀介质中的艾里光束自旋输运效应
参考文献