Geometric Spin Hall Effect of Light at Polarizing Interfaces
当从相对于其传播方向倾斜的参考系观察光束时，光的几何自旋霍尔效应（几何SHEL）相当于偏振相关的位置偏移。受这一有趣现象的启发，光束的能量密度被分解为倾斜参考系中的笛卡尔分量。这说明了特性偏移的发生和检测器的有效响应函数的重要性。我们介绍了倾斜偏振界面的概念，并提供了一个方案，其实验实现。穿过这种界面的光束在倾斜的参考系中经历类似于原始几何SHEL的移位。这种位移是在偏振器处产生的，并且其发生不取决于检测系统的特性。我们给出了明确的结果，这种新型的几何SHEL，并表明，在掠入射这种效应相当于多个波长的位移，位移大于所介绍的古斯Hänchen和Imbert-Fedorov效应。
2011-02-08 physics.optics
Identifying graphene layers via spin Hall effect of light
光的自旋霍尔效应（SHE）是表征纳米结构参数变化的有效工具。在这封信中，我们建议使用光的SHE来识别石墨烯层。该技术基于光的SHE中的横向位移对石墨烯层数的变化敏感的机制。
2012-11-27 physics.optics
Coriolis Effect in Optics: Unified Geometric Phase and Spin-Hall Effect
我们研究的自旋轨道耦合效应时出现的波携带的内在角动量与介质相互作用。Berry相位被证明是附加到波的非惯性参考系中科里奥利效应的表现。在最一般的情况下，当波的传播方向和状态都变化时，相位由统一自旋重定向Berry相位和Pancharatnam-Berry相位的简单表达式给出。该理论得到了实验的支持，实验证明了电磁波通过表面等离子体纳米结构的自旋轨道耦合。测量验证了统一的几何相位，所观察到的偏振相关的偏移（自旋霍尔效应）的波证明。
2008-10-13 cond-mat.other physics.optics
Spin-Hall effect of light at a tilted polarizer
我们描述了光在倾斜的线性二向色性板（如通常的线性偏振器）上的自旋霍尔效应（以及角古斯-汉兴效应）。尽管倾斜偏振器处的自旋霍尔效应先前与光的几何自旋霍尔效应（其与常规自旋霍尔效应形成对比）相关联[J. Korger等人，物理修订信函112，113902（2014）]，我们表明，该效应实际上是发生在倾斜各向异性板上的规则自旋霍尔效应的一个例子[K. Y. Bliokh等人，Optica 3，1039（2016）]。此外，我们的方法揭示了角自旋霍尔位移，这是缺席的“几何”的方法。我们用量子弱测量的方法在实验上验证了我们的理论。
2019-08-16 physics.optics
Steady-state Hall response and quantum geometry of driven-dissipative lattices
我们研究了量子几何张量的影响，即，Berry曲率和Fubini-Study度规，关于驱动耗散玻色晶格的定态。我们表明，在存在外部电势梯度的稳态波函数的量子霍尔型响应依赖于量子几何张量的所有组件。通过观察这种稳态霍尔响应，我们可以用一个位于动量空间的驱动场，在动量空间中绘制出一个足够平坦的能带的完整量子几何张量。我们以二维Lieb晶格为例，数值演示了如何测量量子几何张量。
2018-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Geometrical Optics of Beams with Vortices: Berry Phase and Orbital Angular Momentum Hall Effect
研究了具有自旋角动量（极化）和内禀轨道角动量（IOAM）的傍轴光束在光滑非均匀各向同性介质中的传输。结果表明，IOAM的存在下，可以显着地增强和重新排列的拓扑现象，以前被认为是唯一的连接到横波的偏振。特别是，一个新的类型的Berry相，描述了平行运输的光束结构沿弯曲的射线的外观进行了预测。我们推导了不同IOAM值下光束分裂的光线方程。这是轨道角动量霍尔效应，类似于光学涡旋的马格纳斯效应。与最近发现的光子自旋霍尔效应不同，它的幅度可以大得多，并且是任何性质的波所固有的。实验手段来检测的现象进行了讨论。
2006-07-28 cond-mat.other physics.optics
Incident-polarization-independent spin Hall effect of light reaching a half beam waist
光的自旋霍尔效应，即光在光学界面处的自旋相关横向分裂，本质上是入射偏振敏感现象。最近，已经提出了一种通过均衡两个线偏振的反射系数来消除偏振依赖性的方法，但是仅当束腰充分大于波长时才有效。在这里，我们证明了一个接口，在那里的两个线性偏振的反射系数是相同的，所以是他们的衍生物相对于入射角，支持偏振无关的自旋霍尔位移，即使当束腰是可比的波长。此外，一个各向同性各向异性界面，表现出偏振无关的自旋霍尔位移在整个入射角范围内。蒙特卡罗模拟证明了自旋霍尔位移在任何偏振态下都是简并的，在非偏振入射下达到半个束腰。我们提出了一个应用的束腰尺度自旋霍尔效应的光作为一个可调分束装置，是响应于入射偏振。自旋霍尔位移在任何入射角下都与入射偏振无关，这将有助于广泛的应用，包括实际的自旋相关器件和有源分束器。
2021-09-09 physics.optics
Spin Hall effect of light in metallic reflection
本文首次测量了空气-金属界面上的光自旋霍尔效应。SHEL是反射光束上的偏振相关的面外偏移。对于具有线性偏振入射光的金属反射的情况，观察到位移的空间和角度变化，并且对于-45/45度偏振是最大的，但是对于纯s偏振和p偏振为零。然而，对于具有圆偏振态的入射光束，仅存在空间离面移位。
2011-07-15 physics.optics
Role of Azimuthal Energy Flows in the Geometric Spin Hall Effect of Light
在具有角动量的傍轴光束的斜截面中，光束的重心（CG）相对于其在法向截面中的位置是移动的。我们把这种转变与发生在正常和斜截面之间的通道上的内能再分配联系起来。横向轨道流解释了标量光束的效应，类似地，自旋流的引入使得能够解释椭圆偏振光束斜截面中的CG位移。位置敏感探测器放置在倾斜光束部分的特殊属性的作用进行了讨论。
2011-06-06 physics.optics
Enhanced and switchable spin Hall effect of light near the Brewster angle on reflection
从理论和实验两方面揭示了在反射布儒斯特角附近光的自旋霍尔效应的增强和可切换。在布儒斯特角附近，得到的自旋相关分裂达到3200nm，比以前报道的折射率值大50倍。我们发现，在周测量中的放大因子不是一个常数，这与屈光测量中的放大因子有显著的不同。作为电子系统中SHE的类比，我们发现光的SHE中存在一种可切换的自旋积累。我们能够通过稍微调整入射角来切换自旋累积的方向。
2011-08-21 physics.optics
Spin Hall effect of light in a random medium
我们发现，光束在横向无序材料中传播时，当偏离傍轴性时，会表现出自旋霍尔效应和角动量的自旋-轨道转换。我们基于随机介质中光传播的微观统计方法，从理论上描述了这些现象，并表明它们可以在现实的实验条件下通过偏振测量来检测
2019-03-13 cond-mat.dis-nn physics.optics
Geometric spin Hall effect of spatiotemporal optical vortices
本研究针对时空光学涡旋（STOV），通过理论与模拟揭示仅空间型STOV在倾斜参考系中存在几何自旋霍尔效应横向位移，明确其与拓扑荷等的定量关系，为超快光学及纳米技术的光操控测量提供新思路。
2025-06-18 physics.optics
Enhancing or suppressing spin Hall effect of light in layered nanostructures
本文从理论上研究了层状纳米结构中光的自旋霍尔效应。本文从经典电动力学的观点出发，建立了描述自旋相关的光的SHE横向分裂的一般传输模型。我们发现，波包质心的横向位移可以被调谐到负值或正值，甚至为零，通过调整结构参数，这表明在层状纳米结构中的光的SHE可以被增强或抑制在一个所需的方式。这一有趣现象背后的内在秘密是层状纳米结构中的光学法布里-珀罗共振。我们相信这些发现将为开发新的纳米光子器件提供可能性。
2011-08-06 physics.optics
Experimental observation of the spin Hall effect of light on a nano-metal film via weak measurements
我们建立了纳米金属薄膜上的光自旋霍尔效应的理论，并通过弱测量进行了实验验证。建立了描述自旋轨道耦合与金属膜厚度关系的一般传输模型。结果表明，通过调节金属膜的厚度可以有效地调制SHEL中的自旋轨道耦合，并且对于水平偏振光，横向位移在一定范围内对金属膜的厚度敏感.重要的是，作为菲涅耳系数的比率和相位差的组合贡献的结果，可以观察到大的负横向位移。
2012-04-26 physics.optics
Spin Hall effect of a light beam in left-handed materials
建立了描述光束在左手材料中自旋霍尔效应的一般传输模型。证明了通过空气-左手材料界面的光束质心垂直于折射率梯度的自旋相关位移。对于某一圆偏振分量，横向位移是正还是负取决于折射率梯度的大小。非常令人惊讶的是，自旋霍尔效应在左手材料是不可逆的，虽然折射率梯度的符号是反向的。这种违反直觉的效应背后的物理学原理是光子的自旋角动量是不可逆的。此外，我们发现，在左手材料的角位移是反向的，由于负衍射。这些发现提供了另一种证据，即光子的线动量是反向的，而自旋角动量是不可逆的左手材料。
2009-10-22 physics.optics
Topological Insulator Laser Using Valley-Hall Photonic Crystals
拓扑光子学最近被证明是一个强大的框架操纵光。特别是有源拓扑光子系统，通过采用非线性光-物质相互作用实现了更丰富的基础物理，从而为拓扑激光等应用开辟了新的前景。在这里，我们报告了一个全介质拓扑绝缘体激光器方案的基础上形成的半导体腔的拓扑不同的可果美光子晶体。由于光子谷霍尔效应的存在，平面半导体Kagome晶格可以在光传输线以下产生宽带边缘态，这为恢复非平凡光子拓扑结构和发展集成拓扑系统提供了一条新的途径.
2020-01-10 physics.optics
The Hall effects of vortex light in optical materials
本文将光学材料建模为弯曲时空，通过求解协变 Maxwell 方程组研究涡旋光传播，发现光的自旋与内禀轨道角动量导致的轨迹偏离角满足 $θ_{σ,\ell} \propto 2σ+\ell$，且自旋贡献是轨道角动量的两倍。
2025-01-28 physics.optics
Pseudospin Hall effect of light in photonic crystals with Weyl points
近年来，光子自旋轨道耦合的研究引起了人们的广泛关注，并在光学领域有着许多潜在的应用。在最近发现的具有Weyl点的超材料--光子晶体中，光子的赝自旋-轨道耦合与自旋-轨道耦合具有相似之处。我们研究了光在这种超材料中的赝自旋霍尔效应，发现在全反射过程中，光束经历了与外尔点的赝自旋（或自旋电荷）成比例的横向位移。由于自旋霍尔效应激发了许多探索光学应用的工作，探索光子轨道自由度和赝自旋自由度之间的耦合在光学领域也可以取得丰硕成果，在其他领域也可以实现Weyl点。
2017-04-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Gravitational spin Hall effect of light
电磁波在真空中的传播通常用几何光学近似来描述，该近似预测波射线遵循零测地线。然而，该模型仅在无限高频率的限制下有效。在大但有限的频率下，衍射仍然可以忽略不计，但射线动力学受到波偏振演化的影响。因此，光线可以偏离零测地线，这被称为光的引力自旋霍尔效应。在文献中，这种影响已经计算了一些特殊情况下的特设，但没有提出一般性的描述。在这里，我们提出了一个协变的Wentzel-Kramers-Brillouin分析光在任意弯曲时空中的传播的第一性原理。我们得到了描述光的引力自旋霍尔效应的依赖于偏振的射线方程。我们还提出了偏振相关的射线动力学在史瓦西时空的数值例子，并简要讨论了影响的大小。本文的分析结果类似于非均匀介质中光的自旋霍尔效应的分析结果，并得到了实验验证。
2020-07-25 gr-qc physics.optics
Generalized spatial differentiation from spin Hall effect of light
光学自然地为我们提供了一些强大的数学运算。实验证明，在单一光学平面界面的反射或折射过程中，通过分析光的特定正交偏振态，可以实现空间微分的光学计算。我们表明，空间分化本质上是由于自旋霍尔效应的光，一般伴随着光的反射和折射在任何平面界面，无论材料成分或入射角。所提出的自旋光学方法利用简单和通用的结构来实现矢量场计算并执行边缘检测，以实现超快速和节能的图像处理。
2018-07-25 physics.optics quant-ph
Light-induced anomalous Hall effect in massless Dirac fermion systems and topological insulators with dissipation
利用具有唯象耗散的量子Liouville方程，研究了分别模拟石墨烯和拓扑绝缘体的无质量和有质量Dirac费米子系统的输运性质.无质量狄拉克费米子系统不存在本征的霍尔效应，但在圆偏振激光场作用下，作为光驱动非平衡态的一种性质，它表现出霍尔电流。通过微观分析，我们发现光生霍尔效应主要来源于光生载流子在动量空间分布的不平衡，虽然出射Floquet-Berry曲率也有非零贡献。我们进一步计算了具有本征霍尔效应的大质量狄拉克费米子系统的霍尔输运性质，以研究本征拓扑贡献和非本征光生布居贡献的相互作用.结果表明，在强场区，光生载流子布居数不平衡的贡献变得显著，并克服了本征贡献。这一发现清楚地表明，材料的固有输运性质可以被外部驱动覆盖，并可能为材料输运性质的超快光学控制开辟一条道路。
2019-09-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microscopic theory for the light-induced anomalous Hall effect in graphene
我们采用一个量子刘维尔方程的松弛模型，最近观察到的异常霍尔效应在石墨烯照射超快脉冲的圆偏振光。在弱场制度，我们证明了霍尔效应起源于一个不对称的人口的狄拉克带中的光载流子。相比之下，在强场制度，该系统被驱动到一个非平衡稳态，很好地描述了拓扑非平凡的Floquet-Bloch带。在这里，异常霍尔电流起源于组合的人口不平衡，在这些穿着带连同一个较小的异常速度的贡献所产生的贝里曲率。这一强大而普遍的发现使得能够在实验相关的参数范围内模拟光诱导Floquet-Bloch带的电输运，并为设计具有Floquet工程输运特性的超快量子器件开辟了一条途径。
2019-05-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Symmetry-protected difference between spin Hall and anomalous Hall effects of a periodically driven multiorbital metal
在周期性驱动系统中，非平衡量子态可以通过驱动场来控制。这种被称为Floquet工程的控制，已经揭示了各种现象，例如光诱导的反常霍尔效应。由于时间反演对称性的不同，周期驱动系统的反常霍尔效应和自旋霍尔效应之间可能存在一些本质的区别。然而，由于缺乏自旋霍尔效应的Floquet工程，这些差异仍然不清楚。在这里，我们表明，当周期性驱动的$t_{2g}$ -轨道金属中的圆偏振光的螺旋度改变时，由自旋霍尔效应产生的自旋电流保持不变，而由反常霍尔效应产生的电荷电流被逆转。这种差异受到时间反转操作的对称性的保护。我们的研究结果提供了一种通过光区分自旋电流和电荷电流的方法，并且可以在周期性驱动的Sr $_{2}$ RuO $_{4}$的泵浦-探测测量中进行实验观察。
2023-03-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spin-Hall effect in the scattering of structured light from plasmonic nanowire
自旋-轨道相互作用是亚波长现象，其可以潜在地导致纳米光子学中的许多器件相关应用。本文报道了厄米-高斯光束和高斯光束在等离子体纳米线上前向散射的自旋霍尔效应。观察到圆偏振光束的非对称散射辐射分布。当偏振旋向性反转时，散射辐射分布的不对称性改变了符号。我们发现在恒定输入功率下，厄米-高斯光束的自旋霍尔效应比高斯光束有显著的增强。垂直于等离子体纳米线的长轴的散射功率之间的差异用于量化增强。此外，HG束的节线也是自旋-霍尔位移的标志。数值计算证实了实验观察，并认为与圆极化相关的坡印廷矢量的自旋流分量是自旋-霍尔效应及其增强的原因。
2018-04-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum spin Hall effect of light
麦克斯韦方程组，150年前制定，最终描述了光的性质，从经典电磁学到量子和相对论方面。后者导致了与光子自旋1无质量性质相关的显著几何和拓扑现象。通过分析麦克斯韦波的基本自旋性质，我们证明了自由空间光具有内禀量子自旋霍尔效应，即，具有强自旋动量锁定的表面模式。这些模式是倏逝波，例如，真空-金属界面的表面等离子体激元。我们的研究结果照亮了不寻常的横向自旋在倏逝波和解释最近的实验表明，横向自旋方向锁定的激发表面光学模式。这加深了我们对麦克斯韦理论的理解，揭示了与电子的拓扑绝缘体的类比，并提供了强大的自旋方向光学接口的应用。
2015-05-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Haldane Quantum Hall Effect for Light in a Dynamically Modulated Array of Resonators
拓扑绝缘体由于各种原因吸引了大量的关注--特别是，通过边缘状态“保护”免于无序的无损能量传输的可能性。像量子霍尔态这样的拓扑效应可以通过规范场来诱导，然而在实践中很难产生，特别是对于电荷中性的粒子。诱导有效规范势的一种方法是通过对限制这种粒子的晶格进行动态的时间周期调制。用这种方法，最近在冷原子系统中观察到了Halflion量子霍尔效应。在这里，我们展示了如何可以诱导这种相同的效果，光局限于晶格相同的光学谐振器，使用现场调制的谐振频率。我们进一步证明了单向边缘状态免疫背散射损失的存在，并讨论了实际实施的可能性，这将使慢光设备的前所未有的质量。
2015-10-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A mathematical description of the spin Hall effect of light in inhomogeneous media
University of Edinburgh（爱丁堡大学）；University of Vienna（维也纳大学）
研究Maxwell方程在各向同性非均匀介质中的高斯波包解，推导描述几何运动修正的常微分方程组，证明光在非均匀介质中的自旋霍尔效应。
2026-03-30 math-ph math.AP math.MP
