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当线偏振光束在介质分界面上发生反射或折射时,其左旋和右旋圆偏振分量会产生自旋相关的重心分裂偏移。这种现象被称为光子自旋霍尔效应,它是由光的自旋-轨道耦合效应引起的。通常,光的左旋和右旋圆偏振分量的自旋位移值是相等的。但如果分别给予左旋和右旋圆偏振光分量不同的自旋-轨道耦合效应,则还会产生非对称的自旋分裂,这种情况属于对称光子自旋霍尔效应的一般扩展。到目前为止,光子自旋霍尔效应已经在不同的材料中得到了研究,比如石墨烯、各向异性晶体、超材料/超界面以及金属等。光子自旋霍尔效应在精密测量、量子信息处理、基于自旋的纳米光子学器件等领域具有潜在的应用价值,因此非常需要对这一物理现象进行有效操控。目前尚缺乏一种操纵非对称自旋分裂的有效方法:由于材料的物理参数很难动态改变,导致非对称分裂的特性是固定的,不能动态地调节。在这项工作中,我们提出了一种简单有效的方法,通过构建玻璃-石墨烯-空气结构模型来实现反射光束中平面内非对称空间移与角移的动态操控。具体研究内容如下:(1)从理论上提出基于石墨烯动态调控光子自旋霍尔效应的非对称自旋位移,无需改变器件结构,仅利用外加电场就能动态操控非对称分裂,并在特殊条件下能实现对称分裂并改变位移值。我们分析了涂覆石墨烯薄膜的玻璃-空气界面光束传输模型中的非对称分裂。研究发现,当光束在布儒斯特角和全内反射角附近反射时,通过改变石墨烯中的费米能级,可以显著调节平面内的非对称空间移和角移。有趣的是,当光束的入射状态为水平偏振时,自旋位移对布儒斯特角附近的费米能级的变化比全内反射角附近更为敏感。这些非对称自旋相关分裂的发现为自旋光子学提供了新的思路。(2)提出利用自旋位移直接探测微小的石墨烯费米能级变化。这项工作分析了角移与费米能级的关系,发现可以通过观察角移较大且敏感的数值变化直接探测到0.25~1e V范围内的费米能级变化。测量石墨烯费米能级的方法为设计新型纳米光子器件(如光学传感器)提供了一种潜在的应用。