记者12日从哈尔滨工业大学(深圳)获悉，该校科研团队与澳大利亚国立大学科研团队合作，在微纳光学领域取得重要研究进展，实现超表面能以亚波长横向尺寸生成高质量涡旋光，有望成为世界上最小的涡旋光生成器件。相关研究成果发表在《自然·纳米技术》上。
据悉，涡旋光在高容量光通信、超分辨率成像和光学捕获等多种应用中扮演着重要角色。
“在传统方法中，每个光学元原子都被独立对待，并忽略了近场相互作用，因此微纳器件通常仅限于单像素级别操作。”哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院教授肖淑敏介绍。
科研团队通过原理创新，从近场模式相互作用出发，发现了光场调控的全新自由度——间隙相位。
亚波长尺寸超表面生成高质量涡旋光。科研团队供图
“当一个由紧密排列的纳米柱构成的元胞被照射时，通过近场相互作用可以形成多种混合模式。”哈尔滨工业大学(深圳)集成电路学院教授宋清海进一步解释，“当所有混合模式被激发并相互作用时，可以在纳米柱间隙中生成相位梯度，并形成间隙相位。”
实验过程中，科研团队利用间隙相位提供的额外光场调控能力，使用仅包含4个纳米柱的超构四聚体，实现连续涡旋相位，同时实现并验证具有高效率、高纯度、拓扑荷数的涡旋光束。
“通过发挥超构四聚体极小横向尺寸特性，我们实现了超高密度涡旋光阵列，其密度相当于在头发丝横截面大小的平面上同时生成1000余个高质量涡旋光。” 肖淑敏表示，该研究对于大通量光纤通信、光学加密等领域具有重要价值。
