基于石墨烯的涡旋光束手性调控方法技术

本发明专利技术公开的基于石墨烯的涡旋光束手性调控方法，具体步骤如下：S1、石墨烯

【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯的涡旋光束手性调控方法


[0001]本专利技术属于光学手性调控领域，具体涉及一种基于石墨烯的涡旋光束手性调控方法。

技术介绍

[0002]手性是指结构或系统无论如何旋转、移动都无法与其镜像重合的性质，是自然界的普遍特征。当光在传播过程中波前呈现螺旋结构或相位发生扭曲时，即具有手性特征，这类光称为手性光。涡旋光束是一类具有螺旋形相位波前的手性光，其光场复振幅表达式中含有相位因子其中l是拓扑荷数，是方位角。涡旋光束的相位因子与轨道角动量(OAM)有关，拓扑荷数为l的涡旋光束中每个光子携带
±
|l|的OAM。研究表明，涡旋光束与手性物质之间的相互作用能产生类似于圆偏振光与手性物质之间相互作用的旋光效应。相比于传统的圆偏振手性光场，具有特殊振幅、相位和偏振态分布的涡旋光束为获取手性物质更为丰富的信息提供了新的可能性。实现对涡旋光束手性的有效调控在手性分子识别、手性结构检测、手性光学微操纵等领域具有重要的应用价值。
[0003]目前对涡旋光束手性调控的方法有两种，一种是采用高数值孔径透镜对涡旋光束进行聚焦
[1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于石墨烯的涡旋光束手性调控方法，其特征在于，具体步骤如下：S1、石墨烯
‑
基底系统表面涡旋光束反射示意图的建立；S2、石墨烯
‑
基底系统菲涅尔反射系数的描述；S3、入射涡旋光束的标量角谱描述；S4、石墨烯表面涡旋光束反射全矢量理论模型的建立；S5、石墨烯表面反射涡旋光束手性密度的计算。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯的涡旋光束手性调控方法，其特征在于，步骤S1中，建立石墨烯
‑
基底系统表面涡旋光束反射示意图的具体方法为：设空气的折射率为n0，基底的折射率为n1；其中，石墨烯
‑
基底界面位于全局坐标系(x,y,z)中，全局坐标系(x,y,z)中的z轴垂直于石墨烯
‑
基底界面并指向基底；位于基底顶部的单层石墨烯在z＝0的位置；(x
i
,y
i
,z
i
)和(x
r
,y
r
,z
r
)分别代表入射光束坐标系和反射光束坐标系；θ
i
和θ
r
分别表示中心波矢量的入射角和反射角。3.根据权利要求2所述的基于石墨烯的涡旋光束手性调控方法，其特征在于，步骤S2中，石墨烯
‑
基底系统的菲涅尔反射系数表示为：基底系统的菲涅尔反射系数表示为：其中，r
p
为水平极化情况的菲涅尔反射系数，r
s
为垂直极化情况的菲涅尔反射系数，n1为基底的折射率，n0为空气的折射率，ε0是真空中的介电常数，ω为角频率，k
0z
＝k0cosθ
i
，k0为光束在空气中的波数，θ
i
是光束的入射角，c为真空中的光束，σ(ω,E
f
)为石墨烯的光学电导率，表达式如下：其中，i表示虚数，e＝1.6
×
10
‑
19
C为电子电荷量，E
f
为石墨烯的费米能量，为约化普朗克常量，ω为角频率，为弛豫时间，v
f
为费米速率，μ是电子迁移率，H(
·
)为海维赛德阶跃函数，即单位阶跃函数。4.根据权利要求3所述的基于石墨烯的涡旋光束手性调控方法，其特征在于，步骤S3的具体实施方式为：在入射光束坐标系(x
i
,y
i
,z
i
)中，z
i
＝0的初始平面上涡旋光束的复振幅表达式为：其中，w0为涡旋光束...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔志伟，马万琦，武福平，赵文娟，石逸宇，刘展飞，任帅帅，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：