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本書採用拓展的幾何光學方法和矩陣光學方法，並考慮光子的自旋-軌道相互作用和自旋-自旋相互作用對其傳播的影響，系統地介紹了自旋光在非均勻介質中傳播時的自旋輸運行為及結構光場的自旋輸運效應。主要內容包括：光的自旋輸運現象、複幾何光學概述以及光學角動量的基本概念，自旋光在非均勻介質中的傳播，光學度規理論，基於矩陣光學方法的自旋光輸運，艾裡光束在非均勻光學介質中的自旋輸運特徵。
本書內容由淺入深、循序漸進，理論與實踐相結合，可供從事光學資訊調控技術的科研技術人員使用，也可供高等院校相關專業師生參考。
第1章緒論1
1.1光的自旋輸運現象2
1.1.1電子的自旋輸運2
1.1.2光子的自旋輸運3
1.2非均勻介質中的幾何光學概述4
1.2.1程函方程5
1.2.2光線方程7
1.3複幾何光學概述8
1.3.1基於光線的複幾何光學9
1.3.2基於程函的複幾何光學11
1.4光學角動量概述13
第2章自旋光在非均勻介質中的傳播17
2.1光學自旋輸運效應概述18
2.1.1光的自旋霍爾效應19
2.1.2貝裡幾何相位22
2.1.3貝裡幾何相位的經典測量24
2.2自旋光在非均勻介質中傳播的研究方案28
2.2.1Zel′dovich的研究方案28
2.2.2K.Yu.Bliokh的研究方案32
2.2.3C.Duval的研究方案37
第3章光學度規理論40
3.1光在靜態非磁性各向同性介質中的光學度規41
3.1.1光在運動介質中傳播的有效度規41
3.1.2光在靜態非磁化非均勻介質中傳播的有效度規42
3.2彎曲時空中自旋粒子的運動方程43
3.2.1零測地線方程44
3.2.2Papapetrou-Souriau方程45
3.2.3光線方程47
3.3彎曲時空中的麥克斯韋方程與自旋軌道耦合48
3.3.1彎曲時空中的麥克斯韋方程48
3.3.2非均勻介質中光子的哈密頓量51
3.3.3自旋-自旋相互作用對極化光傳播的影響53
3.3.4自旋-自旋相互作用對光子相位的影響55
3.4極化光束在非均勻介質中的演化57
3.4.1包含自旋-軌道耦合修正的程函方程58
3.4.2極化高斯光束在各向同性的非均勻介質中的傳播60
3.4.3極化高斯光束的自旋霍爾效應65
第4章基於矩陣光學方法的自旋光輸運71
4.1矩陣光學基本知識簡介72
4.1.1光線方程與光線向量72
4.1.2典型光學單元的變換矩陣75
4.1.3光學系統的變換矩陣80
4.2柯林斯衍射積分87
4.2.1變換矩陣與柯林斯衍射積分87
4.2.2利用柯林斯衍射積分研究光束傳輸88
4.3基於矩陣光學方法的非線性介質中的光束傳播95
4.3.1強非局域非線性介質中的波動方程95
4.3.2強非局域非線性介質中的變換矩陣97
4.4基於矩陣光學方法的自旋光輸運研究102
4.4.1含自旋-軌道耦合的光學變換矩陣103
4.4.2自旋光在梯度非均勻介質中的演化規律106
第5章艾裡光束的自旋輸運112
5.1艾裡光束簡介113
5.2艾裡光束的傳播特徵117
5.2.1艾裡光束的無衍射特性117
5.2.2艾裡光束的自加速特性118
5.2.3艾裡光束的自愈特性118
5.3艾裡光束在手性介質中的傳播120
5.3.1手性介質的光學變換矩陣120
5.3.2艾裡光束在手性介質中的演化規律120
5.4艾裡光束在非均勻介質中的相變126
5.4.1基於矩陣光學的艾裡光束相變研究126
5.4.2基於矩陣光學的雙曲余弦艾裡光束相變研究131
5.5艾裡光束在非均勻介質中的自旋輸運132
5.5.1線性非均勻介質中的艾裡光束自旋輸運效應132
5.5.2抛物線形非均勻介質中的艾裡光束自旋輸運效應138
參考文獻146
