Spin and orbital angular momenta of electromagnetic waves in classical and quantum electrodynamics
本文对比经典与量子电动力学框架，分析平面波及有限波包的自旋与轨道角动量计算难点，并阐明多模结构带来的量子推广问题。
2023-10-01 physics.optics
Distinguishing orbital angular momenta and topological charge in optical vortex beams
本文讨论了具有任意空间相位分布光束的经典轨道角动量和拓扑荷与局域缠绕密度的关系。本文对非圆柱对称光学涡旋进行了分析，并首次从实验上证明了光学涡旋的振幅和温度系数可能有不同的值。新方法还提供了一个系统的方法来确定在任意OV的TC和OAM测量的不确定度。
2014-02-13 physics.optics
Unveiling orbital optical chirality through multipolar chiral light-matter interaction
本研究证明光学手性可源于光的轨道角动量，通过金纳米二聚体和光学涡旋光束测量到由OAM驱动的四极矩手性响应，确立了超越偶极范式的轨道光学手性新形式。
2025-08-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetoelectric-field microwave antennas: Far-field orbital angular momenta from chiral-topology near fields
具有磁偶极模（MDM）振荡的铁氧体小粒子附近的近场具有空间和时间对称性破缺。这种MDM起源的场，称为磁电（ME）场，携带自旋和轨道角动量。由于独特的拓扑结构，ME场与自由空间电磁场有很大的不同。在本文中，我们表明，由于手征拓扑的ME场在近场区域，远场轨道角动量（OAM）可以观察到，数值和实验。在一个单一的元素天线，我们得到了一个辐射方向图的角度斜视。我们发现，在远场微波辐射的ME能量分布在近场区域中发挥了至关重要的作用。
2015-12-04 physics.optics
Energy, linear momentum, and spin and orbital angular momenta of circularly polarized Laguerre-Gaussian wave-packets
我们推导出在自由空间中传播的圆偏振拉盖尔-高斯波包的能量、线动量和角动量的表达式。考虑到电磁场的矢量性质，并检查傍轴近似，这是典型的拉盖尔-高斯光束的理论治疗中调用的各种后果。
2020-08-24 physics.optics
Transverse spin and orbital angular momenta in rotating-wave structured light
本研究证明单色光场中带涡旋的旋转波结构光携带有内禀横向轨道角动量，揭示其横向自旋与轨道角动量密度的非平凡特性，验证了二者局域相互转换、总角动量密度守恒及自旋-动量锁定效应。
2024-06-19 physics.optics
Chirality in non-Hermitian photonics
手征性在物理学和生物学中从微观到宏观现象都是普遍存在的，如费米子相互作用和DNA复制。在光子学中，手征性传统上表示右圆偏振和左圆偏振的不同光学响应。在偏振域中的光学手性的这种定义包括手性依赖的相速度或手性介质内的光学吸收，这使得能够测量材料浓度的偏振法和用于感测生物或化学对映体的圆二色性光谱。近年来，非厄米光子学的兴起为研究光子学中的手征性提供了一个新的视角，它不再局限于传统的偏振域，而是扩展到了其他物理量，如轨道角动量、传播方向和系统参数空间。在这里，我们介绍了非厄米光子学中手性光-物质相互作用的最新里程碑，并展示了光子器件在自旋和轨道角动量、方向性和非对称模式转换方面的增强的设计自由度。
2019-05-28 physics.optics
Molecular chirality and the orbital angular momentum of light
具有一种新的和独特类型的螺旋度的光束已经成为最近非常感兴趣的主题。虽然圆偏振光包括具有自旋角动量的光子，但这些光学工程“扭曲光束”（光学涡旋）被赋予轨道角动量。在这里，电磁场的波阵面呈螺旋形.到目前为止，光学涡旋一般只研究了它们与非手性物质的相互作用。这项研究评估了什么样的新功能，如果有的话，可以预期当这样的光束被用来询问手性系统。
2003-05-01 physics.chem-ph physics.optics
Localized photonic bandedge modes and orbital angular momenta of light in a golden-angle spiral
本文对介质中空气柱的黄金角螺旋阵列的光子带隙和带边模进行了数值研究。尽管缺乏长程平移和旋转阶数，但TE偏振光存在大的PBG。由于空气孔间距的空间不均匀性，带边模式通过来自螺旋结构中的寄生物的布拉格散射而空间局部化。它们具有离散的角动量，这些角动量来自不同的parastichies家族，其数目对应于斐波那契数。独特的结构特征的黄金角螺旋导致独特的功能的带边模式，是不存在的光子晶体和准晶。
2011-09-16 physics.optics
A chiral route to pulling optical forces and left-handed optical torques
我们分析了手征性如何通过光场和手征物体之间的线动量到角动量的交叉耦合产生光拉力和左手力矩。在偶极制度中，我们发现，这样的效果可以出现从非手性和手性的贡献耗散光学力和扭矩之间的竞争，竞争平衡的手征性的对象的强度。我们扩展到大手性领域的手征性和多极共振之间的相互作用，可以引起对称性的破坏，翻转的光学力和扭矩的迹象的分析。
2015-03-07 physics.optics
A new type of light with enhanced optical chirality
最近，Tang和Cohen（Science 332，333，2011）已经证明了一种增强分子手性响应的方案，其依赖于在驻波配置中使用圆偏振光。在这里，我们展示了一种新型的光，它具有轨道角动量和增强的手征响应。出乎意料的是，在光束表现出增强的光学手征的位置，只有纵向分量的电场和磁场的生存，显示出一种新的方式来产生光学手征不同于通常的。
2012-06-06 physics.optics
Mixing of spin and orbital angular momenta via second-harmonic generation in plasmonic and dielectric chiral nanostructures
我们提出了一个理论研究的特性的非线性自旋轨道角动量耦合的二次谐波产生诱导的等离子体和介电纳米结构的中心对称材料。特别是，相位奇异性和偏振螺旋在基波和二次谐波光场的纵向分量和散射体的对称性属性之间的连接进行了讨论。通过深入比较结构化光束与等离子体和介电纳米结构的相互作用，我们发现，表现出磁共振和电共振的全介电和等离子体纳米结构具有可比的二次谐波转换效率。此外，还揭示了单个和手征散射体团簇的二次谐波增强机制，并讨论了入射光束的光学角动量含量与非线性光散射增强的关系。特别地，我们给出了非线性自旋-轨道角动量相互作用的一般性角动量守恒定律，其中包括具有不同阶旋转对称性的手征结构的准角动量.作为我们的研究相关的纳米光子学的一个关键结论，我们认为，全电介质纳米结构提供了一个更合适的平台，实验研究自旋和轨道角动量之间的非线性相互作用，相比等离子体，主要是由于其较窄的共振峰，较低的固有损耗，和较高的可持续的光功率。
2017-04-20 physics.optics
Transverse linear and orbital angular momenta of beam waves and propagation in random media
对于标量波的傍轴传输，经典的电磁理论定义的横向线性（TLM）和轨道角动量（OAM）的光束波的相干函数表示。我们在例子中表明，既不是光学涡旋的存在是必要的内在OAM，也没有光学涡旋的存在保证非零的内在OAM。分析了均匀相干和扭曲部分相干光束的OAM。扭曲高斯光束具有固有的OAM，其每单位功率值可以通过改变扭曲参数而连续改变。使用抛物传播方程的相干函数，我们表明，总TLM和OAM是保守的自由空间传播，但不是在非均匀介质中的传播。在随机非均匀介质中，总的TLM和OAM在平均值上是守恒的，但OAM起伏随传输路径的增加而增加，对于旋转对称辐照度的光束，这种增加较慢。
2017-05-13 physics.optics
Transverse and longitudinal angular momenta of light
我们回顾了基本的物理和新颖的类型的光学角动量。我们首先从理论上概述了一般光场的动量和角动量特性，并讨论了实验测量方法。特别是，我们描述了众所周知的纵向（即，与平均动量对齐）自旋和轨道角动量。然后，我们专注于横向（即，正交于平均动量）自旋和轨道角动量，这是最近在理论上积极讨论并在实验中观察到的。首先，最近发现的横向自旋角动量出现在各种结构领域：倏逝波，干涉场，和聚焦光束。我们发现存在几种横自旋角动量，它们在起源和物理性质上有很大的不同。我们描述了横向光学自旋的非凡特征，并概述了最近的实验。特别地，边缘倏逝波中固有的与螺旋度无关的横向自旋在光学界面处提供了鲁棒的自旋方向耦合（光的量子自旋霍尔效应）。其次，我们概述了光的横轨道角动量，它可以是外在的和内在的。这两种类型的横向轨道角动量是由光束的空间移位产生的（例如，在光的自旋霍尔效应中）和它们的洛伦兹增强。我们的评论是基于正则动量和自旋密度的光的角动量的统一理论的基础上，避免了与分离的自旋和轨道角动量的坡印亭图片的并发症。它使我们能够构建全面的分类所有已知的光学角动量的基础上，他们的关键参数和主要的物理性质。
2015-06-30 physics.optics
Orbital chiral lasing in twisted bilayer metasurfaces
通过键合和旋转两个半导体薄膜超表面构建 Moire 型扭曲双层光子结构，利用其固有结构手性在 250 nm 宽光谱范围内实现了单模轨道手性激光，首次在扭曲光子学中观察到轨道手性激光。
2025-06-25 physics.optics
Spatiotemporal Vortex Pulses: Angular Momenta and Spin-Orbit Interaction
最近，通过实验产生了携带纯横向固有轨道角动量的时空光学涡旋脉冲[{ \it Optica} { \bf 6}，1547（2019）; { \it Nat. Photon.} { \bf 14}，350（2020）]。然而，对这种状态及其角动量性质的精确理论分析仍然是难以捉摸的。在这里，我们提供这样的分析，包括标量和矢量时空贝塞尔型的解决方案，以及它们的传播，偏振和角动量属性的描述。最重要的是，我们计算了自旋和轨道角动量的局域密度和积分值，并预测了可观察到的自旋-轨道相互作用现象，这些现象与横自旋和轨道角动量之间的耦合有关。我们的分析很容易扩展到其他性质的时空涡旋脉冲（例如，声学）。
2021-05-22 physics.optics
Demonstration of electron helical dichroism as a local probe of chirality
本文报道了在一种具有手征结构的材料上观察到的电子螺旋二向色性。在类比圆二色性，一种常见的技术分子结构指纹，我们使用纳米制造的分叉衍射光栅，以制备电子涡旋束与相反的轨道角动量入射到金属纳米粒子团簇和后选择为零轨道角动量的最终状态。我们观察到的差异的微分散射概率的轨道角动量转移从相反的旋向入射在手性铝纳米粒子团簇在3.5 $\pm$ 0.8 eV的涡旋。我们认为，所观察到的电子螺旋二向色性是由于表面等离子体激元涡旋的激发。电子螺旋二向色性使得能够在宽能量范围内以前所未有的空间分辨率测量手性。
2015-07-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
The optical torque: Electromagnetic spin and orbital angular momenta conservation laws and their significance
在自旋和轨道角动量的基本守恒方程所涉及的物理导致新的法律和现象，我披露。为此，我分析了电磁波场的散射由一个小粒子，我假设偶极在广义上构成的正则系统。具体来说，在相当一般的条件下，这些定律可以帮助我们了解每个角动量对物体上的场施加的电磁扭矩的贡献和权重，该扭矩由消光和散射或反冲组成。部分。这导致了对它的效应的解释与迄今为止许多理论和实验工作所采用的解释不同，并且意味着反冲力矩的一部分抵消了通常被称为固有力矩的固有力矩，该固有力矩通常被认为是粒子自旋的原因。此外，我得到的贡献的空间结构的波，这个扭矩，未知的日期，显示其效果在轨道上的对象，并证明它往往会导致一个负扭矩的一个单一的粒子，即相反的入射螺旋，产生轨道运动相反，其自旋。此外，我建立了一个分解的电磁转矩到保守和非保守的组件，其中的螺旋度和它的流量发挥类似的作用，电磁力的能量和它的通量。我说明这些现象的例子梁，也显示了一些傍轴配方的领域不持有的横截性条件的困难。
2015-11-03 physics.optics
Generation of optical beams with desirable orbital angular momenta by transformation media
提出了一种通过紧凑的变换板将任意入射光束的波前可控地转换为螺旋波，从而使输出光束携带理想的轨道角动量的方案.首先，基于变换光学原理，建立任意两个波前在变换介质上的°三维相位变换，然后利用该变换将高斯光束的波前整形为螺旋波。其次，三维FDTD模拟进行确认的螺旋演变的合成场和相位，清楚地表明OAM产生。进一步的理论分析表明，折射率呈螺旋分布导致相位波前呈相反的螺旋分布，利用单位OAM发生器产生理想的OAM是可行的。这一结果不仅为相位和光子OAM的调控提供了一种新的途径，而且进一步揭示了螺旋光束的相位结构，从而提出了一种新的表面变换方式。
2012-06-19 physics.optics
Propagation Dynamics of Photonic Toroidal Vortices Mediated by Orbital Angular Momenta
本文结合仿真与实验研究横向及纵向轨道角动量介导的光子环形涡旋传播，揭示纵向轨道角动量引发涡旋线湮灭、重构并实现真空稳健传输。
2025-05-10 physics.optics
Making and identifying optical superposition of very high orbital angular momenta
报道了高轨道角动量光学叠加的实验制备。我们的方法是基于使用空间光调制器来修改标准拉盖尔-高斯光束，以承担过多的相位螺旋。我们展示了一个传统的马赫-曾德尔干涉仪与一个插入的鸽子棱镜，以确定这些叠加扭曲的光，高OAM数以及它们可能的叠加可以直接从干涉明亮的多环晶格推断出令人惊讶的性能。利用电子倍增器CCD摄像机，也显示了本方案在光子计数水平上工作的可能性。我们的结果在高维量子信息应用中有希望，当高量子是有益的。
2013-10-18 physics.optics quant-ph
Optical momentum distributions in monochromatic, isotropic random vector fields
本文研究三维单色随机场中Poynting动量密度的轨道与自旋分解，发现各向同性随机场中两者大小分布相同，且通过空间关联函数揭示了复杂光场中不同光学动量的组织差异。
2024-02-13 physics.optics
Orbital Angular Momenta and Geometric Phase Characteristics of Spin-polarized Components of a General Paraxial Beam-field
本文利用 Barnett 通量形式体系表征一般傍轴光束自旋极化分量的 OAM 通量密度，揭示 SOI 与几何相位，并提出将空间相位转入偏振域的直接测量方法。
2024-06-12 physics.optics
Customized optical chirality of vortex structured light through state and degree of polarization control
本研究揭示了椭圆率、偏振度及拓扑电荷对非傍轴涡旋光束光学手性的影响，建立了按需定制其手性的理论，为手性纳米光学和结构光光子学的技术发展提供支撑。
2023-04-06 physics.optics
Spin and orbital angular momenta of acoustic beams
本文分析了均匀介质中单色声波场的自旋角动量和轨道角动量。尽管是纯纵向（无卷曲），非均匀声波一般具有非零自旋角动量密度所造成的局部旋转的矢量速度场。我们发现，局域声波的自旋积分消失与纵向声子的自旋为0的性质。我们还表明，螺旋度或手征密度消失相同的声场。作为一个例子，我们考虑非傍轴声学贝塞尔光束进行定义良好的整数轨道角动量，以及非零的本地自旋密度，与横向和纵向分量。我们描述了声贝塞尔光束中的非平凡偏振结构，并指出了一些可观察到的现象，如非零能量密度和一阶涡旋光束中心的纯圆横向偏振。
2019-05-03 physics.class-ph physics.optics
Spin and Orbital Angular Momenta of Electromagnetic Waves: From Classical to Quantum Forms
本文系统梳理电磁波的自旋与轨道角动量在有源、无源及经典、量子情形下的形式，并通过谱方法数值演示经典涡旋光束拓扑荷的提取。
2024-03-03 math-ph math.MP physics.app-ph
Dynamic Spatiotemporal Beams that Combine Two Independent and Controllable Orbital-Angular-Momenta Using Multiple Optical-Frequency-Comb Lines
本研究通过相干叠加多条携带单l多p LG模式叠加态的光频梳谱线，数值生成了同时具备自转与公转特性、参数可调的高纯度动态时空OAM光束，为结构光调控提供了新途径。
2019-04-30 physics.optics
Angular momenta, helicity, and other properties of dielectric-fiber and metallic-wire modes
自由空间电磁场中光的自旋和轨道角动量（AM）已经得到了很好的研究，甚至是非傍轴的。这些概念的重要应用之一是使用AM模式的信息传输，通常通过光纤和其他引导系统。然而，光在光学介质（包括色散和金属情况）中的自旋和轨道AM的自洽描述只是最近才提供的[K.Y. Bliokh等人，物理修订信函119，073901（2017）]。在这里，我们提出了第一个准确的计算，分析和数值，自旋和轨道AM，以及螺旋度和其他属性，圆柱形电介质和金属（纳米线）波导的全矢量本征模。我们发现显着的基本关系，如在一般的非傍轴情况下的圆柱形导模的正则总AM的量子化。这种量子化，以及自旋和轨道AM的非整数值，由模场中的广义几何和动力学相位决定。此外，我们表明，金属丝模式的自旋AM是确定的，在几何光学近似下，由表面等离子体极化激元的横向自旋沿螺旋轨道上的导线表面上传播。我们的工作提供了一个坚实的平台，为未来的研究和应用的AM和螺旋性质的引导光学和等离子体波。
2018-07-17 physics.optics
Electron vortex beams for chirality probing at the nanoscale
本文提出利用电子显微镜中自由电子涡旋态相干叠加探测纳米电磁近场手性的方法，并通过金纳米球与手性等离激元纳米天线案例验证其敏感性与纳米级精度。
2025-01-09 physics.optics
Ultra-sensitive Experimental Detection of Chiral Meso-structures by Orbital Angular Momentum of Light
由光的自旋角动量引起的圆二色性（CD）是研究分子、蛋白质、超材料等微观物体手性的重要手段。然而，光的轨道角动量（OAM）不能直接实现与手性分子的相互作用，这仍然知之甚少。即使具有独特的等离子体纳米颗粒聚集体的增强，螺旋二向色性（HD）仍然处于约0.6%的小水平。在这里，我们通过匹配手征微结构和OAM光束的尺度，实验报告了在~120%水平上直接观察到的巨HD。我们的研究结果揭示了OAM光束和手性微结构之间的强相互作用，在其独特的反射率，导致符号相反的HD值来区分它们的手性。这种独特的HD现象进行了实验研究，在不同的直径和螺距的手性结构，显示出强大的性能。该方法可广泛应用于生物学、材料科学和纳米技术等领域。
2018-09-08 physics.optics
Storage of orbital angular momenta of light via coherent population oscillation
本文报道了冷铯原子中相干布居振荡现象对光的轨道角动量的存储。实验是使用延迟四波混频配置进行的，其中携带OAM的探测场的横向光学信息与其方位角相位依赖性存储在铯$D_{2}$线的超精细跃迁$F=3\rightarrow F^{\prime}=2$的塞曼子能级的CPO中。我们还证明了实验的同时存储和检索不同的OAM状态沿空间中的不同方向传播，导致代数运算与OAM，因此打开复用OAM状态的可能性。
2015-05-25 physics.optics quant-ph
Spin and Orbital Angular Momenta of Light Reflected from a Cone
我们研究几个回射光学元件，每个涉及两个反射。在顶角为90 \degree的中空金属锥体的情况下，圆偏振入射光束在反射时获得相反的自旋角动量。然而，没有角动量转移到圆锥体，因为反射光束拾取的轨道角动量是其自旋的两倍大，但方向相反。由透明材料制成的90 ° \degree锥体，其中入射光在返回之前经历两次全内反射，可以设计成赋予回射光束轨道角动量和自旋角动量的不同混合。然而，在任何情况下，都不可能将角动量从光束转移到锥体而不允许吸收或破坏锥体的轴对称性。对称性破缺的一个简单例子是顶角为90 ° \degree的楔形金属反射器，它在反射圆偏振入射光束时获得角动量。
2012-05-26 physics.class-ph physics.optics
Optical chirality in high harmonic generation
光手征（OC）-电磁场的基本量之一-对应于光的瞬时手征。它已被用于探索线性光学中的手征光-物质相互作用，但尚未应用于非线性过程。出于探索OC的螺旋偏振的高次谐波和阿秒脉冲的产生中的作用，我们首先分离的OC的横向和傍轴光束的偏振和轨道条款。我们发现，在准单色情况下，阿秒脉冲的偏振相关OC对应于泵浦的OC，但在多色泵浦情况下则不对应。我们将这种差异与多色泵浦的偏振OC沿光周期随时间迅速变化的事实相关联。因此，我们提出了新的数量，非瞬时偏振相关的OC，和时标加权偏振相关的OC，链接的手征性的多色泵和他们产生的阿秒脉冲。对OC理论的扩展将有助于探索各种非线性手征光-物质相互作用。例如，它激励我们提出了一种用于产生具有可调椭圆率的高度椭圆的阿秒脉冲的三环泵。
2017-09-19 physics.optics
Conservation of the spin and orbital angular momenta in electromagnetism
我们回顾和重新检查的描述和分离的自旋和轨道角动量（AM）的电磁场在自由空间。虽然光的自旋和轨道AM在正统量子力学或经典场论中不是单独有意义的物理量，但这些量通常被测量并用于光学应用。最近几位作者提出了一种对光的自旋和轨道AM有意义的量子描述，分别描述了这些量的守恒和可测量的积分值。然而，电磁场论仍然缺乏相应的局部守恒的自旋和轨道AM电流。在本文中，我们构造这些丢失的自旋和轨道AM密度和通量，满足适当的连续性方程。我们表明，这些是物理上可测量的和守恒量。然而，这些都不是洛伦兹协变的，所以只有在测量探头的单个实验室参考系中才有意义。我们得到的通量提高了规范（非保守）的自旋和轨道AM通量，并包括一个“自旋轨道”项，描述了在非傍轴光场中观察到的自旋轨道相互作用的影响。我们还考虑了电磁场论的标准和双对称形式。将一般理论应用于非傍轴涡旋光束验证了我们的结果，并使我们能够区分早期的方法来解决这个问题。我们的治疗产生的自旋和轨道AM的自由麦克斯韦场的量子力学和场论方法的完整和一致的描述。
2014-08-03 physics.optics quant-ph
The Azimuthally-Radially Polarized Beam: Helicity and Momentum Densities, Generation and Optimal Chiral Light
本研究探究方位角-径向偏振光束（ARPB）的光学特性，定义其最优手性光状态，推导场量与动量密度分布，提出可控生成方案，有望用于手性粒子的一维精准探测与对映体分离。
2023-08-03 physics.optics
Combined calculi for photon orbital and spin angular momenta
上下文波长、光子自旋角动量（PSAM）和光子轨道角动量（POAM）完全描述了光子或电场（光子系综）的状态。波长直接与能量和线动量有关，即相应的动能。PSAM和POAM本身是动力学量，通俗地分别称为偏振和光学涡旋。天体物理学来源发射携带这种信息的光子。目标。PSAM的电场（强度）特性用Jones（Stokes/Mueller）演算来描述。同样，我创建了演算来表示天体物理学背景下电场和强度的POAM特性。在所有这些演算中加入波长依赖性是微不足道的。接下来的逻辑步骤是：1）形成光子总角动量（PTAM = POAM + PSAM）演算; 2）使用算子和期望值证明它们的有效性; 3）表明仪器PSAM可以影响某些类型电场的测量POAM值。方法.将POAM演算与PSAM演算相结合，导出了电场和场强的PTAM演算。我展示了这些量如何从天球传播到像平面。我还形成了PTAM算子（POAM和PSAM算子之和），有和没有仪器PSAM，并计算相应的期望值。结果除了向量、矩阵、点积和直积符号外，PTAM和POAM演算在表面上看起来是相同的。我提供了所有可能形式的PTAM结石的表格。我证明了PTAM的期望值是正确的仪器和仪器PSAM。我还表明，POAM测量的“未分解”PTAM电场通过非零仪器圆形PSAM可以偏置。结论.组合的PTAM演算提供了如何对PTAM源进行数学建模以及校准POAM和PSAM引起的POAM测…
2014-05-09 physics.optics
Spin-to-orbital angular momentum conversion in non-Hermitian photonic graphene
本文提出在非厄米光子石墨烯中通过自旋-轨道耦合将自旋角动量转换为轨道角动量的机制，利用光束旋性和晶格交错作为两个控制旋钮实现按需调控，对光通信具有重要意义。
2025-04-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhancing Near-Field Optical Tweezers by Spin-to-Orbital Angular Momentum Conversion
光的近场图案提供了一种在纳米光子学、微生物学和纳米技术中的各种应用中光学捕获、递送和分选单个纳米级颗粒的方法。利用严格的电磁场理论，研究了携带自旋和轨道角动量的近场光镊的作用力和捕获性能。假设捕获场是由全内反射显微镜物镜在玻璃-水界面处产生的，其中大部分透射光是瞬逝的。我们发现这些镊子的新方面，包括旋转和稳定捕获纳米级珠子的可能性。更重要的是，我们表明，在近场条件下，自旋和轨道角动量的贡献的小粒子的旋转几乎是相等的，打开的可能性，相互抵消时，他们有相反的符号。我们表明，这些条件导致最佳的光阱，产生非常有效的光镊nanomipulation，具有圆对称性和相对较弱的旋转。
2022-05-31 physics.optics
On orbital angular momentum conservation in Brillouin light scattering within a ferromagnetic sphere
由铁磁球支持的静磁模式被称为Walker模式，每个模式都具有沿着静态磁场的轨道角动量以及自旋角动量。具有非零轨道角动量的Walker模表现出拓扑非平凡的自旋织构，我们称之为\textit{magnetic quasi-vortices}。由介质球支持的光学回音壁模式中的光子具有形成\textit{optical vortices}的轨道和自旋角动量。在铁磁和电介质球体内，两种形式的涡旋在布里渊光散射过程中相互作用。我们认为，在散射有一个选择规则，规定的涡旋之间的轨道角动量的交换。选择规则被证明是负责实验观察到的非互易布里渊光散射。
2017-11-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Spin and Orbital Angular Momenta of Electromagnetic Waves in Free Space
我们推导出精确的表达式，在（k，w）域上的傅里叶积分的形式，在自由空间中传播的光脉冲的能量，动量和角动量。角动量可以自然地分成两部分。脉冲的每个平面波成分的自旋贡献，代表其右圆偏振和左圆偏振内容之间的差异，与相应的k矢量对齐。相反，与每个平面波相关的轨道角动量与其k矢量正交。一般来说，波包的轨道角动量含量是由相位涡引起的本征部分和由光脉冲的质心r_CM在其线性动量p方向上的线性运动产生的非本征部分r_CM × p之和。
2012-05-26 math-ph math.MP physics.class-ph
Hidden chirality and half-vortex formation in exciton-polariton condensates
School of Physics and Engineering, ITMO University（ITMO大学物理与工程学院）；Hybrid Photonics Laboratory, Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术学院混合光子学实验室）
本文发现径向对称的非共振泵浦自旋激子-极化激元凝聚体无需旋转驱动或轨道角动量即可获得手性，通过双储层自旋弛豫产生非厄米手性势，实现半涡旋的全光形成。
2026-10-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optically controlling the emission chirality of microlasers
螺旋光束携带的轨道角动量是光子的无限自由度，在现代光子学中具有广阔的应用前景。到目前为止，携带OAM的相干光的集成源是基于谐振器的，其设计强加了波前的单一的、不可剪裁的手性（即，顺时针或逆时针涡旋）。在这里，我们提出并证明了实现的集成微激光器的手性的波前可以光学控制。重要的是，我们使用的方案，基于半导体微腔中光子的有效自旋轨道耦合，可以扩展到不同的激光器架构，从而为实现新一代具有可调谐手性的OAM微激光器铺平了道路。
2018-06-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Angular Momenta and Spin-Orbit Interaction of Nonparaxial Light in Free Space
我们给出了一个精确的自洽算子描述的自旋和轨道角动量，位置和自旋轨道相互作用的非傍轴光在自由空间。量子算符形式主义和经典的能量流方法。我们将一般理论应用于对称和非对称贝塞尔光束，表现出自旋和轨道相关的强度分布。精确的波的解决方案是清楚地解释的贝里相位，量化的焦散线，和霍尔效应的光，这可以很容易地观察到实验。
2010-12-22 hep-th physics.optics quant-ph
Quantum orbital angular momentum of elliptically-symmetric light
对最近发现的一类椭圆对称稳定光场--Ince-Gauss模的轨道角动量进行了量子力学分析。我们研究，在一个完全的量子形式主义，这些光束的轨道角动量如何随其椭圆率的变化，并发现了几个引人注目的功能，包括：非单调行为，稳定的光束与真正的连续（非整数）的轨道角动量，和正交模式具有相同的轨道角动量。我们探索并详细解释了这种行为的原因。这些特性可能在量子密钥分发、原子捕获和量子信息学中有应用-因为椭圆率开辟了一种新的方式来导航光子希尔伯特空间。
2012-08-09 physics.optics quant-ph
Chirality and angular momentum in optical radiation
本文开发，在精确的量子电动力学方面，光子属性的“光学手征密度”，长期以来已知的几个措施之一，是一个真空电磁场的守恒量。分析借给洞察到最近的一些解释手光学实验，在这种措施，以及相关的手征通量，已被视为代表物理上独特的“超手征”现象。在完全量子化的形式主义的手征性密度被提升到运营商的地位，其探索与参考任意偏振基础揭示了光学角动量和螺旋运营商的关系。分析具有复杂波前结构的多模光束，特别是拉盖尔-高斯模，可以更深入地理解光学手征性和光学角动量之间的相互作用。通过发展理论，适当认识到光的光子特性，出现了只有光的自旋角动量参与这种观察。此外，它表明，这些突出措施的螺旋手性电磁辐射有一个共同的基础上，在人口之间的差异与角动量的相反符号的光学模式。以圆二色性速率的计算为例，用相干态模拟电磁场，发现有两项对微分效应有贡献。主要的贡献与左手和右手光子数的差异有关;唯一的其他贡献与量子光子数-相位不确定性关系有关，它显示出正弦距离依赖性，对应于节点增强的要求。从完整的分析来看，似乎术语“超手性”可以被认为是多余的。
2012-03-08 physics.optics quant-ph
Torque of guided light on an atom near an optical nanofiber
本文用解析和数值方法计算了光场作用于光学介质附近的二能级原子的轴向轨道力矩和自旋力矩。我们表明，这些扭矩的产生是由角动量守恒定律的闵可夫斯基制定。光纤附近原子的轨道力矩来自自发发射光子的平均反冲。光子的角动量和原子的自旋角动量可以转换成原子的轨道角动量。被引导光场的轨道角动量和自旋角动量并不分别转移到原子的轨道角动量和自旋角动量上。
2019-05-10 physics.optics quant-ph
Hard X-ray helical dichroism of disordered molecular media
手性是缺乏镜像对称性的分子的结构性质，其在从生命到材料科学的各种领域中具有强烈的含义。对手性敏感的已建立的光谱方法，例如圆二色性（CD），在非手性背景上表现出弱的信号贡献。螺旋二向色性（HD）是基于光的轨道角动量（OAM）的，它提供了一种新的方法来探测分子的手性，但它从来没有被证明在无序样品。此外，在光学领域中，挑战在于需要将光子的OAM转移到定位在1/4大小轨道上的电子。在这里，我们使用具有螺旋菲涅尔区的硬X射线克服了这一挑战，这可以引起OAM。本文报道了在7.1keV铁K边（7.1keV）上用OAM束对[Fe（4，4 '-diMebpy）_3]~（2+）的对映体纯分子配合物的无序粉末样品的首次HD谱。HD光谱表现出预期的反转符号切换从左到右螺旋波阵面或从对映异构体的其他。对于拓扑荷为1和3的OAM光束，HD谱的不对称率在1%到5%之间。这些结果为研究分子的手性及其与光的轨道角动量的相互作用打开了一扇新的窗口。
2022-04-14 physics.chem-ph physics.optics
Are photon momenta in left-handed materials reversed?
我们发展了一个半经典理论来描述左手材料中的光子动量。引入单个二能级原子作为探测光子动量的“探测器”。我们证明了光子的线性动量在LHM中反转了方向。然而，轨道角动量是保持不可逆的，虽然波前扭转其螺旋方式。我们从理论上预言自旋角动量也是不可逆的。对光子动量的研究将有助于深入了解LHM的基本性质。
2008-09-20 physics.class-ph physics.optics
Optical vortex probe of loop-current chirality in moiré materials
Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）；Institute for Molecular Science, National Institutes of Natural Sciences（国立自然科学研究所分子科学研究所）
提出利用光学涡旋束的轨道角动量差探测莫尔材料中本征环流手性的方法，以扭曲双层石墨烯为例，通过C3对称性选择的贝里曲率角谐波在非线性光电流中识别手性信号。
2026-06-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Brillouin light scattering by magnetic quasi-vortices in cavity optomagnonics
铁磁球可以支持回音壁模式形式的\textit{optical vortices}和具有非平凡自旋纹理的静磁模式形式的\textit{magnetic quasi-vortices}。这些涡旋可以用它们的轨道角动量来表征。我们在实验上研究了静磁模式中磁振子对回音壁模式中光子的布里渊散射，并将注意力集中在光涡旋和磁准涡旋之间的轨道角动量交换上。我们发现，在布里渊光散射中，轨道角动量守恒导致不同的非互易行为。将轨道角动量作为腔光磁学的一个新自由度，可以为手征光学和光自旋电子学开辟新的途径。
2017-11-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum Entanglement of High Angular Momenta
具有螺旋相位结构的单光子可以携带量子化的轨道角动量（OAM），它们的纠缠对于量子信息科学和量子理论的基础检验具有重要意义。因为理论上没有一个光子可以携带多少OAM量子的上限，所以有可能在两个量子数相差任意大的粒子之间产生纠缠。通过将偏振纠缠转移到OAM的干涉方案，我们产生和验证纠缠高达600量子的轨道角动量差。提高数字的唯一限制因素是目前的技术限制。我们还通过实验证明了很高的OAM纠缠度可以提高遥感中角分辨率的灵敏度。
2014-06-06 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Exact Helicity-Orbital Coupled Dynamics in Chiral Media: An Optical Dirac Framework for Photonic Rabi Oscillations
School of Physics and Astronomy, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）
提出光学狄拉克框架统一描述手性介质中光传播，导出精确两能级螺旋-轨道模型，解析求解并预测手性控制的拉比振荡与自旋-轨道角动量转换。
2026-06-29 physics.optics quant-ph
