基于特异介质的矢量光场生成与调控

矢量光场在波前上的偏振态呈非均匀分布，其时空演化过程表现有许多新颖的特性；特异介质是以亚波长纳微结构为基本组成单元的人工材料，可以实现自然界不存在的电磁学响应，从而突破原有原理和技术的限制。由于材料的电磁学响应会影响光场的偏振性质,特异介质中的矢量光场必然具有常规材料中的矢量光场无法表现的特性。本项目以此为出发点，针对特异介质中的矢量光场开展理论和实验研究。以麦克斯韦方程组为基础发展适用的严格理论分析方法,以有限时域差分法及 Richard-Wolf衍射理论为基础开发全矢量数值模拟算法，突破现有技术手段的限制：借助自旋-轨道角动量耦合及Pancharatna-Berry相位等物理图象，对相关的深层次物理内涵开展研究和探索，以期发现新的作用机制，展示新颖光学效应；以激光图形直写等手段制备特异介质,开展实验验证；最终推动矢量光场生成和调控方面的应用基础研究的进展。

本课题在2012-2015的4年时间内，在所有课题组人员的紧密合作和努力下，全面展开工作。针对特异介质中的矢量光场开展理论为主、实验为辅的研究。以麦克斯韦方程组为基础发展适用的严格理论分析方法,以有限时域差分法及衍射理论为基础开发全矢量数值模拟算法：借助自旋-轨道角动量耦合及Pancharatna-Berry 相位等物理图象，对相关的深层次物理内涵开展研究和探索，发现新的作用机制，展示新颖光学效应；推动以特异介质为基础、以光学角动量为关键的光场调控应用基础研究的进展。在基于矢量光学暗模的慢光效应, 基于矢量光学亮模的偏振调控、基于光学自旋-轨道角动量耦合的光场调控、量子Gouy位相的物理机制讨论、基于矢量光学模式的光学非互易性现象研究、基于光学-量子类似的exceptional point、PT对称等诸多领域开展广泛研究，取得一些有价值的创新性研究进展与原创性研究成果，完成计划任务与预期目标。.本课题共发表标注本项目支持的学术论文17篇，均为SCI索引，包括一区文章Phys. Rev. Lett. 1篇、二区文章Phys. Rev. A 2篇、Opt. Lett. 3篇、Opt. Express 4篇、Appl. Phys. Lett. 1篇等（详见成果列表）。在人才培养上，已毕业博士生2名（郭清华、崔海旭），硕士3名（李腾飞、郭天敬、杨穆）。目前由本课题支持的研究生有博士1名（王晓杰），硕士2名（吴利婷、郭瑞朋）。