基于微纳光学角动量模式的光场调控及应用

In this project, we propose to realize many novel optical effects by using the photonic angular momentum states in metamaterials, with both spin angular momentum related to the polariaztion and orbital angular momentum from the associated helical phase distribution. The emphasis of this project is to utilizing this new degree freedom of photonic angular momentum to expand the concepts covered by the present.research in optical manipulation. Non-Hamiltonial quantum system from nonvanishing absorption and other effects such as nonreciprocal optical properties should be considered..We expect to publish upto 8 SCI-indexed papers, and support 2 Ph.D. and 4 Master students. We wish we can push forwardly the advances of quantum similation and can be the leading scholar of the world.

项目建议以亚波长特征尺度的特异介质中、具有特殊的涡旋位相（光学轨道角动量）以及偏振（光学自旋角动量）性质的微纳光学角动量模式为研究对象，开展基于光学-量子类比的光场调控研究。项目将充分利用微纳光学角动量模式的光学角动量（特别是光学轨道角动量）自由度，并结合特异介质的亚波长尺度特征；借用量子力学和固体理论里面的概念，参考诸如非厄密量子体系以及光学非互易性等研究热点，选择若干有重要研究意义的量子效应；通过构建以微纳光学角动量模式为对象的光学-量子类比方案，开展创新性量子仿真研究。项目的目的是发掘新的光场调控物理机制，展示新奇光场调控效应，并探索潜在应用。.随着本项目开展，在相关研究方向做出一批有影响的成果，在这一国际竞争十分激烈的研究领域占有一席之地和前沿地位，并推动基础研究成果向应用的转化。在四年的执行期，发表高水平学术论文8 篇，培养博士生2名、硕士生4 名。

本项目以亚波长特征尺度的特异介质中、具有特殊的涡旋位相（光学轨道角动量）以及偏振（光学自旋角动量）性质的微纳光学角动量模式为研究对象，开展基于光学-量子类比的光场调控研究。充分利用微纳光学角动量模式的光学角动量（特别是光学轨道角动量）自由度，并结合特异介质的亚波长尺度特征；借用量子力学和固体理论里面的概念，参考诸如非厄密量子体系以及光学非互易性等研究热点，选择若干有重要研究意义的量子效应；通过构建以微纳光学角动量模式为对象的光学-量子类比方案，开展创新性量子仿真研究。项目发掘新的光场调控物理机制，展示新奇光场调控效应，并探索潜在应用。..经过4年紧张有序的研究，在课题组全体成员的努力下，研究目标基本实现。在相关研究方向做出一批有影响的成果，在这一国际竞争十分激烈的研究领域占有一席之地和前沿地位，并推动基础研究成果向应用的转化。除了光学角动量，课题组还做了适当扩展，涉及非厄密体系、光学奇异点、光学拓扑等全新国际热门领域；展示了一系列新奇量子效应及光学-量子类比方案，并展示了若干调控应用。..截止到2019年12月31日，已发表标注本项目支持的学术论文15篇。其中Physical Review Letters三篇， Optics Express 7篇，超额完成原定研究计划。项目实施过程中课题组还积极开展国际国内合作与学术/技术交流。本项目在实施过程中，人才培养成果突出。已毕业博士一名（王晓杰）、硕士两名（吴利婷、郭瑞朋）。目前还有两名博士（刘芳、张丽芙）、三名硕士（张艳荣、赵博、孙林山）在读。