記者7月14日從哈爾濱工業大學（深圳）獲悉，該校宋清海、肖淑敏教授科研團隊在激光技術領域取得重要突破，成功攻克了傳統激光模斑形狀、偏振、角動量受限的技術瓶頸，開發出可自由調控發射波前的新型激光光源。該成果開創性地推動激光技術從“固定模斑”向“自由定制”的跨越，將大幅提升激光在通信、計算、感知、成像等領域的應用潛力。相關論文于近日發表在《自然》雜志上。
傳統激光器難以精確調控輸出波前，通常需借助透鏡、波片、相位片等外部光學元件來實現對光束形狀的調控，這些都使激光系統變得龐大且復雜。此外，采用此類方法生成的激光全息圖案還會受到光學散斑噪聲的影響。
對此，科研團隊提出新型超表面激光系統，其核心結構為具有偏心孔洞的氮化硅納米柱，呈正方晶格排列。偏心孔洞的轉動使每個氮化硅納米柱中的局部電偶極矩及其輻射的偏振方向旋轉，從而引入幾何相位。由于該幾何相位與激光諧振模式的動力學相位解耦，激光發射波前便可完全由各納米柱中的孔洞旋轉角度決定。
根據上述機制，科研團隊設計和制備出具有不同幾何相位分布的超表面激光器。實驗中，激光光束形狀可人為調整為聚焦光斑、焦線、渦旋光束甚至全息圖案。此外，該新型激光器還具有極低的散斑噪聲。
這項研究將傳統“激光+光學”架構壓縮為單層納米光子結構，并在全息領域首次實現消除散斑噪聲而不影響圖像質量。相關技術有望重新定義相干光源的生成與應用方式，其物理概念和技術方案可進一步擴展至其他納米光子器件。
記者7月14日從哈爾濱工業大學（深圳）獲悉，該校宋清海、肖淑敏教授科研團隊在激光技術領域取得重要突破，成功攻克了傳統激光模斑形狀、偏振、角動量受限的技術瓶頸，開發出可自由調控發射波前的新型激光光源。該成果開創性地推動激光技術從“固定模斑”向“自由定制”的跨越，將大幅提升激光在通信、計算、感知、成像等領域的應用潛力。相關論文于近日發表在《自然》雜志上。
傳統激光器難以精確調控輸出波前，通常需借助透鏡、波片、相位片等外部光學元件來實現對光束形狀的調控，這些都使激光系統變得龐大且復雜。此外，采用此類方法生成的激光全息圖案還會受到光學散斑噪聲的影響。
對此，科研團隊提出新型超表面激光系統，其核心結構為具有偏心孔洞的氮化硅納米柱，呈正方晶格排列。偏心孔洞的轉動使每個氮化硅納米柱中的局部電偶極矩及其輻射的偏振方向旋轉，從而引入幾何相位。由于該幾何相位與激光諧振模式的動力學相位解耦，激光發射波前便可完全由各納米柱中的孔洞旋轉角度決定。
根據上述機制，科研團隊設計和制備出具有不同幾何相位分布的超表面激光器。實驗中，激光光束形狀可人為調整為聚焦光斑、焦線、渦旋光束甚至全息圖案。此外，該新型激光器還具有極低的散斑噪聲。
這項研究將傳統“激光+光學”架構壓縮為單層納米光子結構，并在全息領域首次實現消除散斑噪聲而不影響圖像質量。相關技術有望重新定義相干光源的生成與應用方式，其物理概念和技術方案可進一步擴展至其他納米光子器件。
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