滕樹云：超表面產生的結構渦旋全息術

　　近30年來，相位分布不均勻和相位奇點的光學渦旋一直是人們關注的問題。一個典型的渦旋通常表現為螺旋相位波前和環形強度截面。一個復雜的結構渦，如拉蓋爾高斯(LG)束、貝塞爾高斯(BG)束或馬修(Mathieu)束，表現為多環或多點強度分布，不同區域螺旋相的拓撲電荷可能相同或不同。由于渦旋光束攜帶軌道角動量，提供了光與物質的相互作用，因此可以廣泛應用于光鑷、光俘獲、量子通信和量子信息處理等領域。自定義強度和螺旋相分布的結構渦在三維螺旋加工等領域具有廣闊的應用前景。產生渦旋光束的方法有很多種，如光束干涉、叉形光柵、空間光調制器、螺旋狹縫、螺旋相位板和超表面。與其他方法相比，超表面可以通過光場與納米結構的相互作用引起空間變化的光響應，而不是沿光程的空間積累效應。

　　近日，山東師范大學物理與電子科學學院滕樹云教授等人提出了一種基于刻蝕在銀膜上的矩形納米孔組成的超表面的結構渦旋發生器，所產生的渦旋具有沿徑向分布相同或不同的拓撲電荷。利用光學全息技術完成幾何超表面，結構渦發生器工作效率高，信息容量大。此外，所提出的渦旋發生器在圓偏振光照射下工作，而多路渦旋發生器的再現渦旋與圓偏振光的旋轉方向有關。結構渦旋的產生可以實現多個渦旋的并行輸出，可用于光學操縱，包括多通道的粒子篩選和捕獲，此外，偏振復用結構渦旋發生器可以被靈活控制。超表面具有超薄的結構、靈活的控制、大的信息容量和易于集成等優點，為所提出的結構渦旋發生器提供了從高分辨率成像、微操控到量子通信等更多潛在的應用。相關研究工作發表在《Photonics Research》上。