哈爾濱工業大學(深圳)科研團隊與澳大利亞國立大學科研團隊合作，在微納光學領域取得重要研究進展，實現超表面能以亞波長橫向尺寸生成高質量渦旋光，有望成為世界上最小的渦旋光生成器件。相關研究成果發表在《自然·納米技術》上。
據悉，渦旋光在高容量光通信、超分辨率成像和光學捕獲等多種應用中扮演著重要角色。
“在傳統方法中，每個光學元原子都被獨立對待，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。”哈爾濱工業大學(深圳)材料科學與工程學院教授肖淑敏介紹。
科研團隊通過原理創新，從近場模式相互作用出發，發現了光場調控的全新自由度——間隙相位。
亞波長尺寸超表面生成高質量渦旋光
“當一個由緊密排列的納米柱構成的元胞被照射時，通過近場相互作用可以形成多種混合模式。”哈爾濱工業大學(深圳)集成電路學院教授宋清海進一步解釋，“當所有混合模式被激發并相互作用時，可以在納米柱間隙中生成相位梯度，并形成間隙相位。”
實驗過程中，科研團隊利用間隙相位提供的額外光場調控能力，使用僅包含4個納米柱的超構四聚體，實現連續渦旋相位，同時實現并驗證具有高效率、高純度、拓撲荷數的渦旋光束。
“通過發揮超構四聚體極小橫向尺寸特性，我們實現了超高密度渦旋光陣列，其密度相當于在頭發絲橫截面大小的平面上同時生成1000余個高質量渦旋光。” 肖淑敏表示，該研究對于大通量光纖通信、光學加密等領域具有重要價值。
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