在上海理工大學(xué)光電信息與計算機(jī)工程學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室，有兩張實(shí)驗(yàn)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，上理工詹其文教授帶領(lǐng)的納米光子學(xué)團(tuán)隊歷時2年，創(chuàng)造性地將這兩個領(lǐng)域 “合二為一”，首次從理論到實(shí)驗(yàn)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，相關(guān)研究成果發(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(xiàng)光學(xué)重大進(jìn)展。據(jù)了解，國內(nèi)僅有4家單位入選，且上理工為獨(dú)立完成單位。

0到1的突破 “試”出光子“颶風(fēng)”

如果說，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的光學(xué)角動量運(yùn)動軌跡是“龍卷風(fēng)”，那么詹其文教授團(tuán)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)”，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。

“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(shí)驗(yàn)要素系統(tǒng)集成，把兩個不交融的領(lǐng)域合在一個實(shí)驗(yàn)臺上?！闭财湮慕淌谡劦?。

出于科研敏感，詹其文帶領(lǐng)團(tuán)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)”。

“多想一步” 偶然發(fā)現(xiàn)實(shí)為創(chuàng)新必然

“其實(shí)，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？”詹其文教授笑著說道。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。

據(jù)了解，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。盡管詹其文教授團(tuán)隊的研究發(fā)現(xiàn)被世界認(rèn)可，但他們深知，實(shí)驗(yàn)越是容易被模仿重復(fù)，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。研究團(tuán)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(diǎn)項(xiàng)目支持，將在這一領(lǐng)域進(jìn)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。

（看看新聞Knews記者：周云 編輯：沈佩佩）