“九章”問世使我國成功達到“量子優(yōu)越性”里程碑，嫦娥奔月挖土離不開光學(xué)載荷的支撐……2020年，我國一群“光學(xué)人”在疫情大肆影響的背景下突破艱難險阻，不斷取得科技創(chuàng)新成果。

1月13日，記者從莊松林院士團隊科研成果媒體交流會上獲悉，上海理工大學(xué)光電信息與計算機工程學(xué)院詹其文教授團隊在納米光子學(xué)領(lǐng)域刮起光子“颶風(fēng)”，首次從理論到實驗展示了具有時空渦旋相位并攜帶光子橫向軌道角動量的新型光場，開創(chuàng)了一個全新的光子軌道角動量自由度。

據(jù)介紹，該研究成果于去年6月發(fā)表在世界光學(xué)頂尖期刊《自然-光子學(xué)》上，并成功入選美國光學(xué)學(xué)會（OSA）評選的2020年度全球30項光學(xué)重大進展。

實驗平臺 主辦方供圖

“一開始我們就好奇是否可以讓光從超快脈沖平臺射向空間光場調(diào)控平臺，但是發(fā)現(xiàn)這不是簡單的1+1，我們就嘗試對各實驗要素系統(tǒng)集成，把兩個不交融的領(lǐng)域合在一個實驗臺上?！闭财湮恼劦?。

在上海理工大學(xué)光電信息與計算機工程學(xué)院的實驗室，有兩張實驗常用的高精度隔振平臺，它們一個服務(wù)于超快脈沖光領(lǐng)域，一個服務(wù)于空間光場調(diào)控領(lǐng)域，在光子軌道角動量研究中，這是兩個“各自為政”的研究方向。然而，在莊松林院士的領(lǐng)導(dǎo)下，上海理工大學(xué)詹其文教授帶領(lǐng)的納米光子學(xué)團隊歷時2年，創(chuàng)造性地將這兩個領(lǐng)域 “合二為一”。

如果說，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的光學(xué)角動量運動軌跡是“龍卷風(fēng)”，那么詹其文團隊的最新發(fā)現(xiàn)則是形成類似于快速移動的光子“颶風(fēng)”。詹其文帶領(lǐng)團隊創(chuàng)造性地利用“空間頻率—頻率面到空間—時間面”的傅里葉變換，成功生成了攜帶橫向光子軌道角動量的超短脈沖光學(xué)波包，這一新型光波包在光子能量快速向前傳輸?shù)耐瑫r，光子能流圍繞一個隨波包移動的橫向軸旋轉(zhuǎn)，從而形成光子“颶風(fēng)”。該手段為利用光識別物質(zhì)提供了全新手段，也為信息傳遞提供更廣的通道，可以說是光學(xué)領(lǐng)域0到1的突破。據(jù)介紹，這一發(fā)現(xiàn)在光通訊、光信息處理、量子光學(xué)、粒子操控、相對論空間物理等領(lǐng)域具有重要的潛在研究和應(yīng)用價值。

“其實，我們所用的方法是光學(xué)人都懂的原理，所形成的裝置也容易普及，而世界范圍內(nèi)我們可以先做出來，歸根結(jié)底在于比別人‘多想了一步’，科研的魅力不就在于此嗎？”詹其文笑著說道。在他看來，做科研不能囿于教科書，一次偶然的發(fā)現(xiàn)可能會對整個領(lǐng)域產(chǎn)生質(zhì)變，而這也是科研工作者全力以赴、追求卓越的動力。

盡管詹其文團隊的研究發(fā)現(xiàn)被世界認可，但他們深知，實驗越是容易被模仿重復(fù)。詹其文將此次研究發(fā)現(xiàn)形容為“一把打開通向無窮想象時空的鑰匙”，而他就是那位開門人。據(jù)悉，目前國內(nèi)外已有多個團隊在此原創(chuàng)科研成果上展開了后續(xù)研究，未來的競爭也會更加激烈，他們不能只做“筑巢”的人，還要在此基礎(chǔ)上迅速開展系列工作。

據(jù)悉，該研究團隊最近獲得國家自然科學(xué)基金委“新型光場調(diào)控物理與應(yīng)用重大研究計劃”的重點項目支持，將在這一領(lǐng)域進一步開展系統(tǒng)深入的研究，并期待與國內(nèi)外同行開展廣泛合作。

來源: 科技日報   作者: 王春

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