在上海理工大學光電信息與計算機工程學院的實驗室，有兩張實驗常用的高精度隔振平臺，它們一個服務於超快脈衝光領域，一個服務於空間光場調控領域，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，在莊松林院士的領導下，上理工詹其文教授帶領的納米光子學團隊歷時2年，創造性地將這兩個領域 「合二為一」，首次從理論到實驗展示了具有時空渦旋相位並攜帶光子橫向軌道角動量的新型光場，開創了一個全新的光子軌道角動量自由度，相關研究成果發表在世界光學頂尖期刊《自然-光子學》上，並成功入選美國光學學會（OSA）評選的2020年度全球30項光學重大進展。據了解，國內僅有4家單位入選，且上理工為獨立完成單位。
0到1的突破 「試」出光子「颶風」
如果說，目前已經發現的光學角動量運動軌跡是「龍捲風」，那麼詹其文教授團隊的最新發現則是形成類似於快速移動的光子「颶風」，為利用光識別物質提供了全新手段，也為信息傳遞提供更廣的通道，可以說是光學領域0到1的突破。
「一開始我們就好奇是否可以讓光從超快脈衝平臺射向空間光場調控平臺，但是發現這不是簡單的1+1，我們就嘗試對各實驗要素系統集成，把兩個不交融的領域合在一個實驗臺上。」詹其文教授談道。
出於科研敏感，詹其文帶領團隊創造性地利用「空間頻率—頻率面到空間—時間面」的傅立葉變換，成功生成了攜帶橫向光子軌道角動量的超短脈衝光學波包，這一新型光波包在光子能量快速向前傳輸的同時，光子能流圍繞一個隨波包移動的橫向軸旋轉，從而形成光子「颶風」。
「多想一步」 偶然發現實為創新必然
「其實，我們所用的方法是光學人都懂的原理，所形成的裝置也容易普及，而世界範圍內我們可以先做出來，歸根結底在於比別人『多想了一步』，科研的魅力不就在於此嗎？」詹其文教授笑著說道。在他看來，做科研不能囿於教科書，一次偶然的發現可能會對整個領域產生質變，而這也是科研工作者全力以赴、追求卓越的動力。
據了解，這一發現在光通訊、光信息處理、量子光學、粒子操控、相對論空間物理等領域具有重要的潛在研究和應用價值。儘管詹其文教授團隊的研究發現被世界認可，但他們深知，實驗越是容易被模仿重複，未來的競爭也會更加激烈，他們不能只做「築巢」的人，還要在此基礎上迅速開展系列工作。研究團隊最近獲得國家自然科學基金委「新型光場調控物理與應用重大研究計劃」的重點項目支持，將在這一領域進一步開展系統深入的研究，並期待與國內外同行開展廣泛合作。（看看新聞Knews記者：周雲 編輯：沈佩佩）