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矢量光束是一类偏振态具有空间非均匀分布的光波模式，其中柱矢量光束是最为典型的一类。柱矢量光束在紧聚焦条件下会产生独特的聚焦效应，例如纵向偏振分量、超小尺寸的焦斑、自旋-轨道耦合等。甚至在二元光学衍射元件的调制下可以形成多样化的焦斑，包括光笼、光链等。这些传输特性及相关应用使得矢量光束的研究得到了大量的关注。本文介绍了两种通过矢量光束产生的光子自旋分离现象——即光子自旋霍尔效应(SHFL)。首先，研究了矢量涡旋光束在通过扇形挡板调制后，在其自由传输过程中产生的自旋分离。通过光束的角频谱衍射理论阐明了自旋分离的物理过程，由此半定量地描述了自旋分离随结构参数，如偏振拓扑荷、传输距离等的变化规律，并实现了自旋的非对称分离。其次，讨论了线偏振高斯光束经非均匀偏振调制后形成的自旋分离。通过分析偏振调制过程中产生的Dancharatnam-Derry (DD)相位，实现了与自旋相关的光束发散和会聚，并由此观察了光束纵向的类自旋霍尔效应，即光束在传播方向上发生自旋分离，会聚在不同的传输距离处。通过将纵向和横向SHFL相结合，实验实现了自旋态在三维坐标方向的可控分离。