滿忠勝副教授
山東理工大學副教授，碩士生導師，主持國家自然科學基金1項，在OL和OE等光學領域期刊發表高水平研究論文30餘篇。
袁小聰教授
深圳大學納米光子學研究中心主任，長江學者特聘教授，國務院學位委員會學科評議組成員，美國光學學會會士(FOSA)、英國物理學會會士(FInstP)、國際光學工程學會會士(FSPIE)、中國光學學會會士(FCOS)。入選廣東「珠江人才計劃」第五批領軍人才。
近日，山東理工大學物理與光電工程學院滿忠勝副教授在光子軌道角動量研究領域獲得突破性進展，相關成果以「Dual Coaxial Longitudinal Polarization Vortex Structures」為題發表於國際物理領域頂級期刊《Physical Review Letters》（物理評論快報）上。該研究成果為滿忠勝副教授與深圳大學長江學者袁小聰教授、英國劍橋大學卡文迪許實驗室R. E. Burge教授以及荷蘭代爾夫特理工大學歐洲光學學會主席H. P. Urbach教授合作完成。山東理工大學為第一完成單位，首位作者為滿忠勝副教授，通訊作者為袁小聰教授和H. P. Urbach教授。
圖1. 自旋與軌道角動量
光作為電磁輻射家族中重要的成員之一，具有能量及線動量。此外，科學家證實光在沿著其傳播方向上同樣具有角動量：一個是與偏振有關，稱為自旋角動量（SAM）；另一個是與梯度相位分布有關，稱為軌道角動量（OAM）。對OAM的靈活調控，進一步拓展和豐富了結構光的應用，比如，在光與物質作用中角動量可傳遞到作用物體中，從而驅動納米粒子的運動，因此OAM廣泛應用在光學微操縱中。另外，渦旋光束在理論上可以擁有無數個彼此正交的OAM模態，在模分復用光通信中可以作為理想的信息載體，從而大大提高通信容量，目前利用OAM多路復用光通信，其容量已突破Tbit/s級別。由於OAM在諸多領域巨大的應用潛力，得到了研究者的普遍關注。
圖2.定製的Pancharatnam–Berry
相位導致自旋分裂
(a)總強度；(b) 橫向分量；(c) 縱向分量。
一般而言，角動量的取向垂直於其偏振方向，這是因為光波被認為是橫波，也就是說光振動垂直於其波矢方向，正是由於縱向偏振分量的缺失導致了角動量與其偏振取向間的垂直關聯特性。在本篇論文中，作者首次從理論上證實了具有任意可調間距的同軸雙縱向偏振軌道角動量，如圖2所示，通過定製的Pancharatnam–Berry相位實現了自旋軸向方向上的分裂。突破了自旋-軌道耦合中拓撲和的限制，實現了任意階次的雙光學渦旋，如圖3所示，縱向偏振具有不同的相位分布，能量流動驗證了該分布特性。打破了垂直關聯特性，拓寬了角動量可調自由度。該工作有望在光通訊、光學信息處理、光學微操縱、顯微成像、生物傳感以及手性納米光子學領域得到創新應用。
圖3.橫向平面上（第一行）下（第二行）
焦斑縱向分量(a)、（d）強度
和(b)、(e)相位分布及(c)、（f）能量流動
《Physical Review Letters》是美國物理學會的會刊和旗艦雜誌，主要發表物理和相關交叉學科的最新研究成果，是物理學領域最受認可、最權威的頂級學術期刊之一，最新的Science Citation Index影響因子為9.227。這是山東理工大學繼2013年後再次以第一單位在該期刊上發表重要科研成果，標誌著物理與光電工程學院在光物理基礎研究領域及國際學術合作再上新的臺階，得到國際科學界的認可和關注。該工作得到國家自然科學基金、山東省自然科學基金資助，同時也得益於山東理工大學中青年骨幹教師海內外訪學計劃支持。論文連結如下：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.103901
備註：各高校科研院所和企業可將最新研究快報，發送到學會郵箱進行宣傳報導。
sdoptics@163.com。
備註：歡迎關注山東省光學工程學會微信公眾號，獲取更多光電資訊。
來源：山東理工大學