Fotónica de espín: del espín transversal a los skyrmiones fotónicos

Resumen El momento angular de espín asociado con la polarización circular es un aspecto fundamental e importante de los fotones tanto en óptica clásica como cuántica. La interacción de este espín óptico con la materia y las estructuras da como resultado muchos efectos ópticos intrigantes y aplicaciones de vanguardia abarcadas en el emergente tema de la óptica de espín. A diferencia del espín óptico longitudinal a lo largo del vector de onda medio, el espín transversal, cuyo vector correspondiente es perpendicular al vector de onda medio, prevalece y juega un papel significativo en ondas electromagnéticas confinadas como haces enfocados, ondas guiadas y ondas evanescentes. En el campo cercano óptico, estos espines transversales se generan debido a la variación espacial del momento cinético de las ondas electromagnéticas confinadas, donde los momentos angulares de espín y orbital están fuertemente acoplados, lo que lleva a muchas estructuras y propiedades topológicas de espín interesantes. Se han publicado varias revisiones sobre espines transversales ópticos en los últimos años en las que se introdujeron sistemáticamente sus conceptos y las diversas configuraciones que los producen. Aquí, introducimos en esta revisión la física subyacente y la dinámica del espín transversal y las estructuras y propiedades topológicas resultantes como los skyrmiones y merones fotónicos. Llamamos a esta subárea 'fotónica de espín', cuyo alcance es abarcar el diseño y la investigación de estructuras de espín en campos electromagnéticos fuertemente confinados con propiedades y aplicaciones únicas. Los conceptos y el marco revisados tienen importancia en óptica, fotónica topológica, metrología y tecnologías cuánticas, y pueden utilizarse para extender los conceptos de dinámica de espín a ondas fluidas, acústicas y gravitacionales.