量智信息中心_量科网

该团队展示了，在互易手性光子介质中，光传播可以用螺旋度空间中涌现的狄拉克结构进行统一描述。从麦克斯韦方程组出发，该团队将电磁场重新表述为一个四分量旋量，并由一个有效的非厄米光学狄拉克方程所支配。在这一表示中，手性介质的磁电响应表现为一种依赖于螺旋度的背景，它修正了频谱和本征模式，而自旋简并条件的破缺则产生了螺旋度与轨道自由度之间的内禀自旋-轨道耦合。投影到正频率区域后，该理论简化为一个精确的两能级螺旋度-轨道模型。研究发现，该模型具有解析解，并描述了自旋-轨道耦合矢量模式之间的相干拉比型振荡。手性控制着螺旋度分裂和失谐，而介质的电磁失配则决定了负责振荡性自旋-轨道转换的耦合强度。由此产生的动力学受到总角动量精确守恒的约束，从而在明确的选择定则下实现自旋与轨道角动量之间的可逆转换。该研究为手性介质中的结构光建立了一个光学狄拉克框架，并为手性控制振荡、偏振动力学以及结构光场中的轨道角动量转换提供了实验上可验证的预测。