光子自旋霍尔效应（Photonic spin Hall effect）描述了有限宽度的线偏振光束在界面发生反射或折射时,由于光束左旋与右旋圆偏振分量历经不同几何相位（Geometric phase）的影响,散射光场发生自旋分裂的现象。作为光子自旋-轨道相互作用的基本现象之一,光子自旋霍尔效应为自旋光子器件的研究提供了新的思路,也在精密计量、量子信息和微纳光学等领域展现出广阔的应用前景。研究发现当入射光场或界面的光学参数变化,动量空间Ryto-Vladimirskii-Berry几何相位梯度或坐标空间Pancharatnam-Berry几何相位梯度会受到影响,使光子自旋霍尔效应的自旋分裂发生改变。本论文利用石墨烯光学特性可调的特点,在反射面构建石墨烯复合结构,分别探究了石墨烯界面和石墨烯超表面对光子自旋霍尔效应光束自旋分裂的调控特性。给出了任意线偏振光入射下光子自旋霍尔效应自旋偏移的表达式,搭建了弱测量实验平台并分析了反射面俯仰角对弱测量中光斑重心横移的影响。从高斯光束三维反射模型出发,阐述了动量空间中反射光束自旋关联RytoVladimirskii-Berry几何相位变化,给出了光子自旋霍尔效应自旋偏移的表达式。发现反射光束左旋与右旋圆偏振分量沿垂直于折射率梯度方向发生了大小相等方向相反的自旋线偏移,对非水平或垂直线偏振光入射的情况,还会产生自旋无关的Imbert-Fedorov角偏移。在弱测量实验中,设置近垂直的前后选择态,使自旋偏移和高斯光束相耦合,实现了对自旋偏移的测量。随后,从俯仰角与入射光束偏振态的关系出发,分别讨论了俯仰角微小变化对光子自旋霍尔效应及弱测量的影响,证实界面俯仰角微小变化会导致弱测量放大倍数的改变,并且在后选择角与偏差角之和接近零的情况下,俯仰角对弱测量结果的影响最为明显。研究了石墨烯界面对光子自旋霍尔效应自旋偏移的调控特性。建立了复折射率界面光子自旋霍尔效应的计算模型,阐述了动量空间中反射光束自旋关联的相位偏移和横向移动,在坐标空间中对应表现为自旋线偏移和自旋角偏移。发现在不同费米能级范围下,自旋线偏移和自旋角偏移呈现出不同的调制现象。自旋角偏移由菲涅尔系数的虚部决定,随费米能级变化数值和方向都可发生改变。而自旋线偏移,仅在水平偏振光以接近布儒斯特角入射时,才会受费米能级影响发生较明显的变化。随后,构建弱值为纯虚数和纯实数的弱测量系统分别实现了对自旋线偏移和自旋角偏移的测量。研究了石墨烯超表面对光子自旋霍尔效应波矢自旋分裂的调控特性。设计了圆交叉极化反射系数为0.885的石墨烯超表面单元,将其在平面内旋转,反射光束圆交叉极化分量会产生自旋关联的Pancharatnam-Berry几何相位延迟。随后,沿同一方向等旋转间隔排列超表面单元构成了相位梯度超表面,其自旋关联的几何相位梯度可在0至2π范围内连续变化。当线偏振光垂直入射到该超表面,反射光束两圆偏振分量波矢发生自旋分裂,具有相反的反射角,实现了光子自旋霍尔效应。为达到对波矢自旋分裂调控的目的,改变超表面周期阵列长度以调节自旋关联的几何相位梯度,发现光子自旋霍尔效应反射角随周期长度的增加而降低。通过调节石墨烯费米能级以改变超表面圆交叉极化反射系数,实现了对自旋分裂光束电场强度的调控,还证实了调节费米能级至恰当数值,超表面可在宽光谱范围内以较高的圆交叉极化反射系数运行。最后,设计离心平面透镜超表面,实现了反常光子自旋霍尔效应,左旋圆偏振分量沿一侧聚焦,而右旋圆偏振分量沿另一侧弥散。