近日，低维量子结构与调控教育部重点实验室、量子效应及其应用协同创新中心周新星副教授课题组在自旋光子学领域取得最新研究进展，在校定一类B期刊Science China Physics, Mechanics & Astronomy（SCI一区，IF=6.4）发表题为“Breakdown of effective-medium theory by a photonic spin Hall effect”的学术论文，在国际权威期刊Progress in Quantum Electronics（SCI一区，IF=11.7）发表题为“Photonic spin Hall effect: Physics, manipulations, and applications”的特邀综述论文。

等效介质近似理论通过平均算法预测复合介质的系统宏观参数，其目的是用均匀的等效介质取代亚波长尺度组分的非均匀结构，从而简化计算过程。由于等效介质理论可以提供简单且合理的近似，大大降低了探索光与复杂电磁物质相互作用的难度，故广泛应用于电磁学、光子学、材料学等领域。很长时间内，等效介质理论一直被认为适用于任何具有深亚波长组成成分的纯电介质系统。而最新研究发现，从反射率的角度出发，在深亚波长尺度下的全内反射角附近存在等效介质近似理论的反常失效，该发现打破了百年以来人们对等效介质近似的认知。但对于远离全内反射角的范围，等效介质近似依然成立。我们从光子自旋霍尔效应的角度出发，揭示了一类全新的等效介质近似理论失效现象：当系统远离全内反射角甚至不存在全内反射角时，对于不同排列的深亚波长多层结构，其自旋位移表现出较大的偏差。同时，研究结果揭示了相位因子在等效介质近似理论中扮演着重要角色，在光学传感领域表现出较好的应用前景，例如：相位精密测量、缺陷层判断等。该工作在线发表于Science China Physics, Mechanics & Astronomy期刊上，周新星副教授为论文的共同第一作者和第一通讯作者，湖南师范大学为第一单位。

图1光子自旋霍尔效应中的等效介质近似理论失效

基于在自旋光子学领域的长期学术积累，我们课题组受邀在国际权威期刊Progress in Quantum Electronics上撰写长篇综述论文。该文主要综述了光子自旋霍尔效应基本理论与最新研究进展，重点介绍了光子自旋霍尔效应的多维度操控，并拓展讨论了其在纳米光子学与精密测量领域的实际应用。周新星副教授、景辉教授、匡乐满教授为论文的共同通讯作者，湖南师范大学为第一单位。

论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11433-023-2177-3  

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079672723000332 

一审：周新星

二审：贺兵香

三审：廖洁桥