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本科生刘振兴等在《光学快报》发文:提出并实现“几何相多普勒效应”

 

近日,美国光学学会(OSA)旗下期刊《光学快报》(Optics Express)在线发表我校物理与微电子科学学院2014级电子科学与技术专业本科生刘振兴及其指导老师罗海陆副教授等人的论文“Geometric phase Doppler effect: when structured light meets rotating structured materials”(几何相多普勒效应:当结构光遇见旋转的结构材料)。该工作提出并实现了一种新的多普勒效应:几何相多普勒效应。

 

在日常生活中,我们都会有这样的经验:当一列鸣着汽笛的火车经过时,我们听到火车汽笛的声调会由高变低。为什么会发生这种现象呢?这是因为声源是运动的,所以我们感受到的频率变了。当火车靠近时,声音的频率变高,声调听起来高;当火车远离时,声调听起来低。这种现象称为多普勒效应。多普勒效应有着非常广泛的应用,医学上利用超声多普勒效应进行诊断,天文学家用它测出天体的运行速度,航天工程上用它利用雷达进行人造卫星等运动目标的监测等。

 

刘振兴等人提出了一种不同于传统的多普勒效应,即几何相多普勒效应。在传统的多普勒效应中,频移和物体的运动速度有关。然而在几何相多普勒效应中,频移不仅与物体的运动速度有关,而且还与物体的几何结构相关。理论上,几何相多普勒效应可以理解为几何相在混合阶庞加莱球上的动态演化,频移即为几何相随时间的变化率。几何相多普勒效应预计在实际生活中也将有着非常重要的应用,例如通过设计旋转物体的几何结构可以提升、降低、甚至消除物体运动导致的频率改变。

 

 

刘振兴同学于2015年3月加入物电院自旋光子学实验室,在罗海陆副教授课题组学习研究。这是他在参加物电院“本科生科研能力提升计划”期间以第一作者身份发表的第二篇光学领域顶级刊物论文。第一篇论文作为封面文章发表在《Photonics Research》上。此外,他还负责了大学生创新训练(SIT)项目“基于超表面的自旋光子学器件”,并于2016年12月参加湖南省物理学术年会,作了题为“基于电介质超表面调控光的Berry相位”的口头报告。

 

阅读延伸:

Optics Express是由美国光学学会(OSA)出版的开放获取期刊,重点关注光学与光子学领域的研究热点。期刊编委会由世界知名光学与光子学专家组成。根据2016年6月汤森路透公司发布的最新期刊引证报告(JCR2015),该杂志是物理学JCR分区中的SCI二区刊物,2015年影响因子3.148。

 

论文链接:https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-25-10-11564