中科院光电所在涡旋光分束技术领域取得进展

近日，中国科学院光电技术研究所亚波长光学课题组提出了一种新型涡旋光分束方法：通过在亚波长尺度对光波的位相和振幅进行同时调控，实现了高效率、高均匀性的多通道分束器。相关成果发表在德国Wiley杂志社主办的《先进材料技术》（Advanced Materials Technologies，Vol 2，Issue 2，1600201）上，并被MaterialsViewChina网站报道。

涡旋光束因其螺旋相位波前以及近乎无限的拓扑荷等特性在光学微操纵、三维光学成像、光通信等方面具有重要应用。与单通道涡旋光束产生器相比，多通道的涡旋光束产生器不仅能够在信息传输与存储中增强信息安全性与容量，在微粒捕获中一次性捕获大量粒子，而且能同时探测不同物体的形貌或运动特征。传统的多通道涡旋光束产生器件，例如螺旋光栅、空间光调制器（SLM）等相位型的光学元件产生的涡旋光束存在高阶衍射干扰、不同通道的能量不均匀，以及元件尺寸过大而不能集成在微纳芯片上等问题，令这些器件在应用中存在极大的局限。因此，具有高均匀性、无高阶衍射的微型多通道涡旋光分束器在应用光学领域具有重要的意义。

光电所微细加工与光学技术国家重点实验室利用亚波长结构实现了一种通道之间光能量均匀分布、无高阶衍射影响、尺寸在微纳量级的多通道涡旋光束产生器。通过将光波的振幅与位相编码为单元结构的尺寸与旋转角，同时实现对光束的振幅与相位调控。该元件厚度约为入射波长的十分之一，产生的涡旋光束不受高阶衍射干扰，通道之间的光能量分布均匀。实验测试表明，对于二阶振幅与连续相位调控的多通道产生器，其产生的光束点阵能量均匀性为0.146，优于纯相位调控。基于此原理研制的一系列阵列化激光分束器在中电集团、中科院、航天科工集团的多个任务中得到应用。

相关原理以Multi-Channel Vortex Beam Generation by Simultaneous Amplitude and Phase Modulation with Two-Dimensional Metamaterial 为题发表在Advanced Materials Technologies (Vol 2，Issue 2，1600201，DOI：10.1002/admt.201600201)上。