光自旋霍尔效应是指光束在非均匀介质中传输时,由于折射率梯度影响而产生的与入射面垂直的自旋分裂现象。自提出起它就成为了一个研究热点,在精密测量、光传感以及量子信息等领域具有潜在应用价值。然而,传统界面产生的光自旋霍尔效应十分地微弱,不便观测,因此极大地限制了其发展与应用。外尔半金属是一种以外尔费米子为准粒子的新型拓扑材料,被称为“三维的石墨烯”,具有优异的电学和光学特性,有望改善对光自旋霍尔效应的调控能力并拓展其应用范围。本文针对传统介质界面光自旋霍尔效应微弱而不便应用的不足,系统开展外尔半金属中的光自旋霍尔效应研究,探究外尔半金属结构参数对光自旋霍尔效应的影响与调控,在此基础上引入量子弱测量这种弱信号放大技术来找寻实现外尔半金属结构参数传感与类型判别的方法,并将这些工作推广到对其它光束位移的研究当中。主要的研究成果归纳如下:第一,提出一种基于光自旋霍尔效应的弱测量实现第一类外尔半金属晶格传感的方法。研究发现,在理想纯净的第一类外尔半金属中,晶格间距在影响光自旋霍尔效应过程中扮演与外尔点分离同样重要的角色,改变其大小可以有效增强光自旋霍尔效应位移。通过引入弱测量技术,光自旋霍尔效应被放大至理想检测精度,并且与晶格间距存在一一对应关系。在此基础上,提出利用弱测量放大的光自旋霍尔效应为探针,实现晶格间距的精确传感的新方法。第二,提出一种基于光自旋霍尔效应的弱测量实现两类外尔半金属的判别的方法。研究发现,在小掺杂条件下,第一类外尔半金属中的光自旋霍尔效应几乎与外尔锥倾斜无关,而第二类外尔半金属中的光自旋霍尔效应对外尔锥倾斜十分敏感。利用弱测量方法,两类外尔半金属中的光自旋霍尔效应对外尔锥倾斜的依赖差异显著放大,依此可以实现外尔半金属类型的快速判别。该方法还能用于外尔锥倾斜度的精确传感,相应灵敏度可达1461.55微米/倾斜度。第三,建立一种两类外尔半金属中与光自旋霍尔效应相关的Imbert-Fedorov（IF）效应与Goos-H（?）nchen（GH）效应模型,讨论外尔锥倾斜与化学掺杂对相应光束位移的影响。研究发现,IF与GH位移均随外尔锥倾斜呈近对称性变化,其主要贡献来自于光电导率对外尔锥倾斜的依赖特性。同时,调节掺杂可以有效缩减由这些位移表征的两类外尔半金属之间过渡带的范围,从而明晰外尔半金属的分界。利用上述规律,有望为利用IF或GH位移为探针判定外尔半金属类别以及传感外尔半金属结构参数提供新的理论支持。