“九章”问世使我国成功达到“量子优越性”里程碑，嫦娥奔月挖土离不开光学载荷的支撑……2020年，我国一群“光学人”在疫情大肆影响的背景下突破艰难险阻，不断取得科技创新成果。
1月13日，记者从庄松林院士团队科研成果媒体交流会上获悉，上海理工大学光电信息与计算机工程学院詹其文教授团队在纳米光子学领域刮起光子“飓风”，首次从理论到实验展示了具有时空涡旋相位并携带光子横向轨道角动量的新型光场，开创了一个全新的光子轨道角动量自由度。
据介绍，该研究成果于去年6月发表在世界光学顶尖期刊《自然-光子学》上，并成功入选美国光学学会（OSA）评选的2020年度全球30项光学重大进展。
实验平台 主办方供图
“一开始我们就好奇是否可以让光从超快脉冲平台射向空间光场调控平台，但是发现这不是简单的1+1，我们就尝试对各实验要素系统集成，把两个不交融的领域合在一个实验台上。”詹其文谈道。
在上海理工大学光电信息与计算机工程学院的实验室，有两张实验常用的高精度隔振平台，它们一个服务于超快脉冲光领域，一个服务于空间光场调控领域，在光子轨道角动量研究中，这是两个“各自为政”的研究方向。然而，在庄松林院士的领导下，上海理工大学詹其文教授带领的纳米光子学团队历时2年，创造性地将这两个领域 “合二为一”。
如果说，目前已经发现的光学角动量运动轨迹是“龙卷风”，那么詹其文团队的最新发现则是形成类似于快速移动的光子“飓风”。詹其文带领团队创造性地利用“空间频率—频率面到空间—时间面”的傅里叶变换，成功生成了携带横向光子轨道角动量的超短脉冲光学波包，这一新型光波包在光子能量快速向前传输的同时，光子能流围绕一个随波包移动的横向轴旋转，从而形成光子“飓风”。该手段为利用光识别物质提供了全新手段，也为信息传递提供更广的通道，可以说是光学领域0到1的突破。据介绍，这一发现在光通讯、光信息处理、量子光学、粒子操控、相对论空间物理等领域具有重要的潜在研究和应用价值。
“其实，我们所用的方法是光学人都懂的原理，所形成的装置也容易普及，而世界范围内我们可以先做出来，归根结底在于比别人‘多想了一步’，科研的魅力不就在于此吗？”詹其文笑着说道。在他看来，做科研不能囿于教科书，一次偶然的发现可能会对整个领域产生质变，而这也是科研工作者全力以赴、追求卓越的动力。
尽管詹其文团队的研究发现被世界认可，但他们深知，实验越是容易被模仿重复。詹其文将此次研究发现形容为“一把打开通向无穷想象时空的钥匙”，而他就是那位开门人。据悉，目前国内外已有多个团队在此原创科研成果上展开了后续研究，未来的竞争也会更加激烈，他们不能只做“筑巢”的人，还要在此基础上迅速开展系列工作。
据悉，该研究团队最近获得国家自然科学基金委“新型光场调控物理与应用重大研究计划”的重点项目支持，将在这一领域进一步开展系统深入的研究，并期待与国内外同行开展广泛合作。
来源: 科技日报 作者: 王春
原文链接：http://www.stdaily.com/02/shanghai/2021-01/14/content_1070713.shtml
