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Electromagnetic confinement via spin-orbit interaction in anisotropic dielectrics

机译:各向异性自旋轨道相互作用下的电磁约束   电介质

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摘要

We investigate electromagnetic propagation in uniaxial dielectrics with atransversely varying orientation of the optic axis, the latter stayingorthogonal everywhere to the propagation direction. In such a geometry, thefield experiences no refractive index gradients, yet it acquires atransversely-modulated Pancharatnam-Berry phase, that is, a geometric phaseoriginating from a spin-orbit interaction. We show that the periodic evolutionof the geometric phase versus propagation gives rise to alongitudinally-invariant effective potential. In certain configurations, thisgeometric phase can provide transverse confinement and waveguiding. Thetheoretical findings are tested and validated against numerical simulations ofthe complete Maxwell's equations. Our results introduce and illustrate the roleof geometric phases on electromagnetic propagation over distances wellexceeding the diffraction length, paving the way to a whole new family ofguided waves and waveguides which do not rely on refractive index tailoring.
机译:我们研究了光轴横向变化的单轴电介质中的电磁传播,后者在传播方向上到处都保持正交。在这样的几何形状中,该场没有经历折射率梯度,但是它获得了横向调制的Pancharatnam-Berry相,即源自自旋轨道相互作用的几何相。我们表明,几何相位相对于传播的周期性演化产生了沿纵向不变的有效电位。在某些配置中,该几何相位可以提供横向限制和波导。对理论结果进行了检验,并对照完整的麦克斯韦方程组的数值模拟进行了验证。我们的结果介绍并说明了几何相位在远超过衍射长度的距离上的电磁传播中的作用,从而为不依赖折射率定制的全新的导波和波导家族铺平了道路。

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