論文の概要: Induced Berry Connection and Photonic Spin Hall Effect in Optical Dirac Theory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.01016v1
• Date: Mon, 03 Feb 2025 03:19:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-05 14:56:27.442940
• Title: Induced Berry Connection and Photonic Spin Hall Effect in Optical Dirac Theory
• Title（参考訳）: 光ディラック理論におけるベリー結合とフォトニックスピンホール効果
• Authors: Lili Yang, Longlong Feng,
• Abstract要約: スピン軌道相互作用とフォトニックスピン/軌道ホール効果の場-理論モデルを提案する。 提案手法は, 線量座標系におけるマクスウェル方程式の解法として, ヘリカルパスに沿った光伝搬を再構成する。 エバネッセント波の逆スピンはEOAMと重なり、楕円偏光の幾何学的位相が円偏光のそれと異なることが明らかになった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Within the framework of optical Dirac theory, we present a field-theoretical model of spin-orbit interaction and photonic spin/orbit Hall effects. Our approach reformulates light propagation along helical paths as solving the Maxwell equations in a ray-based curvilinear coordinate system. This system can alternatively be interpreted as a spin-degenerate medium with antisymmetric elements in the dielectric tensor, corresponding to the spin-1 excitation mode characterized by a rotational dipole vector. We show that, at leading order, the resulting effective Hamiltonian is equivalent to the Maxwell theory in a uniformly rotating frame, incorporating both spin-rotation and orbit-rotation coupling. This rotation arises from the torsion of helical paths, manifesting as extrinsic orbital angular momentum (EOAM) of photons. Notably, the spin angular momentum (SAM) of the photon and its intrinsic orbital angular momentum (IOAM) contribute jointly to the geometric phase. In the Heisenberg picture, the spin and orbital Hall effects naturally emerge from interaction terms in the ray equations. Furthermore, we find that the transverse spin of evanescent waves couples with EOAM, revealing that the geometric phase of elliptically polarized light differs from that of circularly polarized light. This distinction underscores the role of spin-orbit coupling in modifying phase accumulation.
• Abstract（参考訳）: 光ディラック理論の枠組みの中で、スピン-軌道相互作用とフォトニックスピン/軌道ホール効果の場-理論モデルを示す。 提案手法は, 線量座標系におけるマクスウェル方程式の解法として, ヘリカルパスに沿った光伝搬を再構成する。 このシステムは、回転双極子ベクトルによって特徴づけられるスピン-1励起モードに対応する誘電体テンソルの反対称要素を持つスピン縮退媒体として解釈することができる。 先行する順序で、結果として得られる実効ハミルトニアンは、スピン回転と軌道回転の結合の両方を組み込んだ一様回転フレームにおけるマクスウェル理論と等価であることを示す。 この回転は、光子の外部軌道角運動量(EOAM)として現れるヘリカルパスのねじれに由来する。 特に、光子のスピン角運動量(SAM)とその固有軌道角運動量(IOAM)は幾何学的位相に共役する。 ハイゼンベルクの図では、スピンと軌道ホール効果は光線方程式の相互作用項から自然に現れる。 さらに、楕円偏光の幾何学的位相が円偏光の位相と異なることが判明した。 この区別は、相の蓄積の変化におけるスピン軌道カップリングの役割を強調している。

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