近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）科研團(tuán)隊(duì)與澳大利亞國立大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)合作，在微納光學(xué)領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)超表面能以亞波長橫向尺寸生成高質(zhì)量渦旋光，有望成為世界上最小的渦旋光生成器件。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》上。

據(jù)悉，渦旋光在高容量光通信、超分辨率成像和光學(xué)捕獲等多種應(yīng)用中扮演著重要角色。

“在傳統(tǒng)方法中，每個(gè)光學(xué)元原子都被獨(dú)立對待，并忽略了近場相互作用，因此微納器件通常僅限于單像素級別操作。”哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）材料科學(xué)與工程學(xué)院教授肖淑敏介紹。

科研團(tuán)隊(duì)通過原理創(chuàng)新，從近場模式相互作用出發(fā)，發(fā)現(xiàn)了光場調(diào)控的全新自由度——間隙相位。

亞波長尺寸超表面生成高質(zhì)量渦旋光�？蒲袌F(tuán)隊(duì)供圖

“當(dāng)一個(gè)由緊密排列的納米柱構(gòu)成的元胞被照射時(shí)，通過近場相互作用可以形成多種混合模式。”哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）集成電路學(xué)院教授宋清海進(jìn)一步解釋，“當(dāng)所有混合模式被激發(fā)并相互作用時(shí)，可以在納米柱間隙中生成相位梯度，并形成間隙相位。”

實(shí)驗(yàn)過程中，科研團(tuán)隊(duì)利用間隙相位提供的額外光場調(diào)控能力，使用僅包含4個(gè)納米柱的超構(gòu)四聚體，實(shí)現(xiàn)連續(xù)渦旋相位，同時(shí)實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證具有高效率、高純度、拓?fù)浜蓴?shù)的渦旋光束。

“通過發(fā)揮超構(gòu)四聚體極小橫向尺寸特性，我們實(shí)現(xiàn)了超高密度渦旋光陣列，其密度相當(dāng)于在頭發(fā)絲橫截面大小的平面上同時(shí)生成1000余個(gè)高質(zhì)量渦旋光。”肖淑敏表示，該研究對于大通量光纖通信、光學(xué)加密等領(lǐng)域具有重要價(jià)值。

文章來源：科技日報(bào)

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