(48-5) 03 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Спиновый эффект Холла при прохождении света с линейной поляризацией через метаповерхность
А.Г. Налимов 1,2, А.А. Ковалёв 1,2

1 Институт систем обработки изображений, НИЦ «Курчатовский институт»,
443001, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 151;
2 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва,
443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, д. 34

  PDF, 2726 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1500

Страницы: 662-668.

Аннотация:
Рассчитана плотность продольной компоненты вектора спинового углового момента для параксиального векторного гауссова пучка с периодической одномерной модуляцией. У такого пучка спиновый угловой момент в начальной плоскости равен нулю и поляризация неоднородная линейная. А при распространении такого пучка в свободном пространстве из-за периодической модуляции он эффективно разделяется на два пучка, в которых будет левая и правая эллиптическая поляризация. То есть в сечении пучка области со спином разного знака разделены в пространстве, что является проявлением спинового эффекта Холла. Сформировать такой световой пучок можно с помощью метаповерхности, пропускание которой описывается периодической функцией одной из координат.

Ключевые слова:
метаповерхность, спиновый угловой момент, параксиальный векторный пучок, спиновый эффект Холла.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант № 23-12-00236) в части теории и моделирования и по государственному заданию НИЦ «Курчатовский институт» в частях «Введение» и «Заключение».

Цитирование:
Налимов, А.Г. Спиновый эффект Холла при прохождении света с линейной поляризацией через метаповерхность / А.Г. Налимов, А.А. Ковалёв // Компьютерная оптика. – 2024. – Т. 48, № 5. – С. 662-668. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1500.

Citation:
Nalimov AG, Kovalev AA. Spin Hall effect of linearly polarized light passed through a metasurface. Computer Optics 2024; 48(5): 662-668. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1500.

References:
  1. Yin X, Ye Z, Rho J, Wang Y, Zhang X. Photonic spin Hall Effect at metasurfaces. Science 2013; 339(6126): 1405-1407. DOI: 10.1126/science.1231758.
  2. Kim M, Lee D, Yang Y. Reaching the highest efficiency of spin Hall effect of light in the near-infrared using all-dielectric metasurfaces. Nat Commun 2022; 13: 2036. DOI: 10.1038/s41467-022-29771-x.
  3. Kim M, Lee D, Ko B, Rho J. Diffraction-induced enhancement of optical spin Hall effect in a dielectric grating. APL Photonics 2020; 5(6): 066106. DOI: 10.1063/5.0009616.
  4. Li Y, Liu Y, Ling X, Yi X, Zhou X, Ke Y, Luo H, Wen S, Fan D. Observation of photonic spin Hall effect with phase singularity at dielectric metasurfaces. Opt Express 2015; 23: 1767-1774.
  5. Jia Y, Liu Y, Zhang W, Wang J, Wang Y, Gong S, Liao G. Ultra-wideband metasurface with linear-to-circular polarization conversion of an electromagnetic wave. Opt Mater Express 2018; 8: 597-604.
  6. Fahad AK, Ruan C, Nazir R, Raza MT. Multifunctional multi-band metasurface for linear to circular polarization conversion in transmission and reflection modes. Results Phys 2023; 50: 106595. DOI: 10.1016/j.rinp.2023.106595.
  7. Zhang T, Wang H, Peng C, Chen Z. Linear-to-dual-circular polarization decomposition metasurface based on rotated trimming-stub-loaded circular patch. Crystals 2023; 13: 831. DOI: 10.3390/cryst13050831.
  8. Li SJ, Han BW, Li ZY, Liu XB, Huang GS, Li RQ, Cao XY. Transmissive coding metasurface with dual-circularly polarized multi-beam. Opt Express 2022; 30: 26362-26376.
  9. Wang Z, Zhou D, Liu Q, Yan M, Wang X. Dual-mode vortex beam transmission metasurface antenna based on linear-to-circular polarization converter. Opt Express 2023; 31: 35632-35643.
  10. Zhang T, Wang H, Peng C, Chen Z, Wang X. C-band linear polarization metasurface converter with arbitrary polarization rotation angle based on notched circular patches. Crystals 2022; 12(11): 1646. DOI: 10.3390/cryst12111646.
  11. Cheng H, Chena S, Yu P, Li J, Xie B, Li Z, Tian J. Dynamically tunable broadband mid-infrared cross polarization converter based on graphene metamaterial. Appl Phys Lett 2013; 103: 223102.
  12. Zhang Z, Luo J, Song M, Yu H, Large-area, broadband and high-efficiency nearinfrared linear polarization manipulating metasurface fabricated by orthogonal interference lithography. Appl Phys Lett 2015; 107: 241904.
  13. Li QT, Dong F, Wang B, Gan F, Chen J, Song Z, Xu L, Chu W, Xiao XF, Gong Q, Li Y, Polarization-independent and high-efficiency dielectric metasurfaces for visible light. Opt Express 2016; 24(15): 16309-16319.
  14. Yang L, Wu D, Liu Y, Liu C, Xu Z, Li H, Yu Z, Yu L, Ye H. High-efficiency all-dielectric transmission metasurface for linearly polarized light in the visible region. Photon Res 2018; 6(6): 517-524.
  15. Fang ZH, Chen H, An D, Luo CR, Zhao XP. Manipulation of visible-light polarization with dendritic cell-cluster metasurfaces. Sci Rep 2018; 8: 9696.
  16. Kotlyar VV, Stafeev SS, Zaitsev VD, Telegin AM. Poincaré beams at the tight focus: inseparability, radial spin hall effect, and reverse energy flow. Photonics 2022; 9(12): 969. DOI: 10.3390/photonics9120969.
  17. Kotlyar VV, Stafeev SS, Zaitsev VD, Kovalev AA. Multiple optical spin-orbit Hall effect at the tight focus. Phys Lett A 2023; 458: 128596. DOI: 10.1016/j.physleta.2022.128596.
  18. Kovalev AA, Kotlyar VV, Stafeev SS. Spin Hall effect in the paraxial light beams with multiple polarization singularities. Micromachines 2023; 14(4): 777. DOI: 10.3390/mi14040777.
  19. Kotlyar VV, Kovalev AA. Spin Hall effect of two-index paraxial vector propagation-invariant beams. Photonics 2023; 10(11): 1288. DOI: 10.3390/photonics10111288.
  20. Kotlyar VV, Kovalev AA, Kozlova ES, Telegin AM. Hall effect at the focus of an optical vortex with linear polarization. Micromachines 2023; 14(4): 788. DOI: 10.3390/mi14040788.
  21. Barnett SM, Allen L. Orbital angular momentum and nonparaxial light beams. Opt Commun 1994; 110: 670-678. DOI: 10.1016/0030-4018(94)90269-0.
  22. Zhan Q. Cylindrical vector beams: from mathematical concepts to applications. Adv Opt Photon 2009; 1: 1-57.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20