基本天线理论的问题

超表面具有彻底改变各种光子和电子器件技术的潜力。在光学中，光子也具有电和磁成分，因此也应该表现出相应的光子自旋霍尔效应。Yin 等人使用设计超材料表面表明，光子的自旋-轨道耦合可以被放大，从而产生可观察到的光子自旋霍尔效应。目录 光子自旋霍尔效应 自旋霍尔效应简介 参考文献SHEAs shown below👇光子自旋霍尔效应由亚波长复合材料制成的超材料具有电磁响应，这些响应主要来自设计结构而不是组成材料，从而具有非凡的特性，包括负折射率、超透镜 和光学不可见性。作为 2D 超材料，超表面在表现电磁波方面表现出了有趣的能力。最近，报道了超表面的异常反射和折射 ，并且已经探索了各种应用，例如平面透镜。然而，超表面的一般方法忽略了光的自由度，这在这些材料中可能很重要。由于光子动量和自旋轨道相互作用极小，光的自旋霍尔效应 （SHE） 非常弱。yin等人报道了一种强光子 SHE，导致超表面测量到的偏振光大分裂。 上图（A）可以看出，自旋轨道相互作用起源于光的横向性质。当光沿着弯曲的轨迹传播时，电磁波的横向性要求偏振旋转。（B）中表示 由沿x方向具有强相位延迟梯度的超表面引起的横向偏振分裂。快速相位延迟使光在倾斜方向上折射，从而导致光子自旋霍尔效应(PSHE)。即使入射角垂直于表面，光学薄材料内强烈的自旋轨道相互作用也会导致光束在横向（y′方向）上累积圆形分量。这里表明，取决于沿超表面位置的快速变化的平面内相位延迟引入了强烈的自旋轨道相互作用，使光轨迹（S）偏离了费马原理所描述的S=SFermat+SSO（其中SSO是对超表面诱导的自旋轨道互作引起的光轨迹的校正）。自旋霍尔效应（Spin Hall Effect，SHE）自旋霍尔效应（Spin Hall Effect，SHE）是一种重要的物理现象，在自旋电子学领域具有广泛的应用。以下是对自旋霍尔效应的详细解释：一、定义与基本原理自旋霍尔效应是指在自旋轨道耦合较强的材料中，当电流通过时，电子会受到一个侧向的力（通常是由于自旋轨道相互作用产生的等效场），导致电子在横向产生自旋极化，即形成一个横向的自旋流。这个自旋流的方向与电荷流的方向以及电子的自旋极化方向相互垂直。二、历史背景1971年，D'yakonov等人首次预言了自旋霍尔效应，他们认为Mott散射能够实现电荷流和自旋流之间的转化。1999年，科学家们正式引入了自旋霍尔效应这一概念，并指出电流通过顺磁金属时横向方向可以产生自旋霍尔电压。2000年，人们基于自旋积累可以通过铁磁体探测而提出了实验方案来观测自旋霍尔效应。2004年，实验上首次观测到自旋霍尔效应，这是通过磁光克尔效应和自旋发光二极管在半导体中实现的。三、应用与前景自旋电子器件：自旋霍尔效应在自旋电子学中具有广泛的应用前景。例如，它可以用于开发更高效的电子器件，如磁存储器件中的读操作。通过检测磁存储器件中的自旋霍尔电压，可以实现快速且高灵敏度的读取操作，增加存储设备的性能和容量。材料研究：自旋霍尔效应还可以用于研究材料的自旋性质和拓扑物态。例如，它可以用来鉴定拓扑绝缘体中的拓扑保护表面态，这些表面态对电子传输具有特殊的拓扑保护性质，有助于实现高速量子计算和量子通信。自旋流的控制：自旋霍尔效应提供了一种利用电流诱导自旋流的方法，并可以用来测量自旋流的强度和方向。在自旋电子器件中实现自旋流的控制，有助于提高自旋电子器件的性能和功能。 参考文献 [1] H. Wang et al., "Design of High-Isolation Topological Duplexer Utilizing Dual-Edge State Topological Waveguides," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 72, no. 11, pp. 8802-8809, Nov. 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3458399. [2] Xiaobo Yin et al. ,Photonic Spin Hall Effect at Metasurfaces.Science339,1405-1407(2013).DOI:10.1126/science.1231758来源：微波工程仿真