【摘 要】
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圆锥曲线是数学中一种非常古老的曲线，并广泛应用于各种领域，如天体物理，工程，建筑等方面。然而这种曲线的自旋光学特性却未有人涉及到。我们利用狭缝的几何相位，并将它们按照一定的方式排列成椭圆和双曲线的人工超表面。我们发现对于椭圆超表面，不同自旋的光子能够分离，并分别聚焦在椭圆的两个焦点上，这就是光自旋霍尔效应。而对于双曲线的超表面，我们发现这种结构有自旋选择的特点，只可将一种的自旋光子同时聚焦在双曲线
【机 构】
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北京大学凝聚态物理所,北京 100871
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圆锥曲线是数学中一种非常古老的曲线，并广泛应用于各种领域，如天体物理，工程，建筑等方面。然而这种曲线的自旋光学特性却未有人涉及到。我们利用狭缝的几何相位，并将它们按照一定的方式排列成椭圆和双曲线的人工超表面。我们发现对于椭圆超表面，不同自旋的光子能够分离，并分别聚焦在椭圆的两个焦点上，这就是光自旋霍尔效应。而对于双曲线的超表面，我们发现这种结构有自旋选择的特点，只可将一种的自旋光子同时聚焦在双曲线的两个焦点上。这些概念我们分别用了表面等离激元和远场进行了验证。我们利用圆锥曲线的这种特性，可以实现各种器件，如自旋控制的等离激元单向激发，多点的近场和远场聚焦等功能。我们的工作第一次将传统的圆锥曲线应用到了自旋光学，为以后的应用做了铺垫。
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纳米光子学器件利用光子作为信息载体，能够突破传统微电子技术对芯片功耗与性能的限制，是实现下一代超高速和超宽带信息处理技术的有力手段.芯片上可集成的波长解复用纳米器件能够将多路光信号进行选择并输入到不同的通道中，是光子芯片的核心器件，目前这类纳米器件尚缺少有效的实现方案.我们提出了实现芯片上可集成的波长解复用纳米器件的多种方案.通过构建非对称的多组分纳米光学腔，实现了工作带宽200 nm、尺寸2.3
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利用超表面全息图在太赫兹波段首次产生了自聚焦的环形艾里光束.设计的超表面全息图是由一系列的C形金属狭缝天线单元组成.每个天线单元可以用来同时调节与入射波正交偏振的散射太赫兹波的振幅和相位.根据环形艾里光束的初始平面上场的振幅和相位，排列相应的天线单元到相应的位置，从而组成一个可以产生环形艾里光束的超表面全息图.在0.8 THz处，所设计的每个天线单元的周期为100μm.
在微纳光学与光子学领域，实现对光的偏振态的任意操控由于具有广泛的现代光学应用前景，因此在近些年越来越受到人们的关注。然而对光偏振态的调控的传统方式通常引入体积较大的双折射材料，其器件尺寸，工作带宽和调控幅度都无法满足现代光学小型化，高集成，高效率的要求。人工微结构的问世，为微纳尺度光偏振态的调控提供了一种有效的方式。
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