非偏振光场中隐藏的自旋-动量锁定与拓扑缺陷

以强度、相位和偏振自由度表征的电磁波被广泛应用于数据存储、加密和通信。然而，这些性质会受相位无序和干扰的显著影响，而电磁波的动量、角动量等高维自由度可为其特性和现象提供新见解，例如对这些干扰具有鲁棒性的拓扑特征与结构。在此，我们在理论和实验上发现并证明了非偏振光中的自旋-动量锁定与拓扑缺陷。由于非偏振光中同时存在的横向磁和电分量，相干自旋除一小耦合自旋项外被锁定于动能动量。为消去该耦合项，我们采用金属膜作为偏振器，在金属/空气界面形成类skyrmion自旋织构。利用自主搭建的扫描光学显微系统对聚焦非偏振涡旋光的面外自旋密度成像，我们得到与理论预测吻合良好的实验结果。该理论与技术推动了拓扑缺陷在光学数据存储、加解密及通信中的应用。