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    楊元杰課題組研究成果入選美國物理學會《物理》亮點成果

     近日,物理類權威期刊Physical Review Applied刊登了我校物理學院楊元杰研究員課題組的最新研究成果“Manipulation of Orbital-Angular-Momentum Spectrum Using Pinhole Plates”(利用多孔屏調控軌道角動量譜)。楊元杰為論文第一作者和通訊作者,電子科技大學為第一署名單位,該論文還同時入選了“Featured in Physics”(物理亮點)和“Editors' Suggestion”(編輯推薦)。

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      具有軌道角動量(OAM)的渦旋光束因為在光通信、量子通信及光學微操縱等領域具有重要的應用前景而備受關注。但是產生這樣的光束不是一件容易的事情,通常需要用螺旋相位板或全息光柵等很難加工的光學器件。產生攜帶多個OAM模式的復合的渦旋光束英雄联盟下注平台-首页,通常需要用多個渦旋光束進行疊加,更非易事。楊元杰課題組提出了一種可以采用非常容易制作的由小孔組成的衍射屏來產生這類光束?!熬庉嬐扑]”欄目對該工作的推薦詞為:“作者們提出了一種采用結構化的針孔屏來操控OAM譜的方法英雄联盟下注平台-首页,該方法既可產生寬帶也可以產生窄帶的OAM譜。特別是,一個非常簡單針孔屏可以產生一個有趣的離散的英雄联盟下注平台-首页、等間距的OAM模式——OAM梳英雄联盟下注平台-首页,類似于光頻梳英雄联盟下注平台-首页。這種方法除了光子學外英雄联盟下注平台-首页,可能同樣應用于產生射頻、聲波、電子和中子的復合渦旋。(The authors propose a technique for control of the OAM spectrum using structured pinhole plates, which can generate both wide and narrow OAM spectra. In particular, a rather simple pinhole plate can produce an interesting series of discrete, equally spaced OAM modes: an OAM comb, akin to a frequency comb. This approach could be extended beyond photonics to work with rf, acoustic, electron, or neutron composite vortices.)”

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      光頻梳指的是一些離散的英雄联盟下注平台-首页、相等頻率間隔的像梳子一樣的形狀的頻率譜。光頻梳就像一把“光尺”,使人類能夠對光學頻率實現極其精密的測量,為天文物理、量子操控等科學領域提供了理想研究工具。開展光頻梳開創性工作的兩位科學家J. L.Hall和T. W. Hansch于2005年獲得了諾貝爾獎英雄联盟下注平台-首页。楊元杰受光頻梳的啟發,提出了采用中學物理就學過的楊氏雙孔干涉即可產生類似于光頻梳的軌道角動量梳(OAM comb)的思想,如下圖所示。

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      美國物理學會《物理》亮點欄目的Ryan F. Mandelbaum以“根據所需來旋轉光束(Twisting Light Beams on Demand)”為標題,以“一個有可能應用于數據傳輸和精密測量的采用針孔屏產生具有豐富結構的光束新方法(A simple new technique uses pinholes on a plate to generate rich structured light beams that might find use in data transmission and precision measurement.)”為副標題撰寫了專題報道,對楊元杰等人的研究成果進行了詳細闡述英雄联盟下注平台-首页。Mandelbaum在文章中高度評價該工作的意義和價值英雄联盟下注平台-首页,文章表示:“來自電子科技大學的楊元杰和合作者提出了一個簡單的、新的方法來產生單模和多模OAM態,通過讓平面波經過具有特定圖案的針孔屏衍射英雄联盟下注平台-首页。攜帶定制的OAM譜的光束可以應用于很多領域,包括數據傳輸、精密測量和納米粒子操控等。(Yuanjie Yang from the University of Electronic Science and Technology of China and colleagues devised a simple, new way to produce both single OAM modes and multimode combinations by passing a plane wave of light through a plate with a calculated pattern of pinholes. Endowing beams with a custom spectrum of OAM modes could be useful for various structured-light applications, including data transmission, precision measurement, and manipulating nanoparticles.)”

      在評價楊元杰等人提出的OAM comb工作的創新點和意義的時候英雄联盟下注平台-首页,Mandelbaum用了“驚奇的”來描述,“驚奇的是,研究者們還證實了怎樣通過簡單的兩個小孔來產生OAM梳,像一個光頻梳一樣英雄联盟下注平台-首页,一個具有等間距的模式的譜。特別是根據入射光不同英雄联盟下注平台-首页,兩個小孔即可產生全是偶數的OAM模式也可以產生全是奇數的OAM模式。OAM梳最終應該能夠像個尺子一樣被用來測量攜帶OAM模式的任意光束。(Surprisingly, the researchers also demonstrated how using just two pinholes could generate an OAM comb, which—like an optical frequency comb-is a spectrum of equally spaced modes. Specifically, a pinhole pair produced a series of OAM modes with only even or only odd numbers of helices, depending on the input light. The OAM comb’s spectrum could eventually be used as a kind of ruler for measuring the OAM modes contained in an arbitrary light beam.)”

      《物理》亮點是美國物理學會專門報道其旗下包括Physical Review Letters在內的所有期刊中最重要成果的欄目英雄联盟下注平台-首页英雄联盟下注平台-首页,其入選標準是“發表在物理評論系列期刊上的最有趣和最重要的論文(the most interesting and important papers that we publish in the Physical Review journals)”。Physical Review Applied是美國物理學會旗下重要期刊之一(為中科院分區物理類一區),其官方主頁顯示英雄联盟下注平台-首页,自創刊以來,該期刊共發表文章2490余篇,被《物理》亮點入選的僅54篇,其中來自中國的研究成果僅4篇。除了我校楊元杰教授團隊這篇外英雄联盟下注平台-首页,還有浙江大學(2018年)、香港科技大學(2017年)和中科院深圳高等研究院(2014年)三個成果入選。我校這篇論文是該期刊光學與光子學領域中國作者入選的唯一一篇。

      楊元杰研究員為物理學院光場調控團隊負責人英雄联盟下注平台-首页,近年來一直從事渦旋與光子軌道角動量方面的研究工作,發現了旋轉對稱結構中的軌道角動量選模原理和部分相干光束的交叉相關函數奇點公式等有趣的物理現象和規律,并率先提出了軌道角動量梳的概念和產生方法,在Science、Physical Review Letters、Physical Review Applied、Nanophotonics等國際權威期刊上發表學術論文40余篇,在國際學術會議上做邀請報告11次。

      物理學院表示英雄联盟下注平台-首页,該研究成果入選美國物理學會《物理》亮點,顯示了我校在光子軌道角動量方面的學術影響力英雄联盟下注平台-首页。物理學院將繼續大力發展基礎研究英雄联盟下注平台-首页,鼓勵和培育更多具有國際影響的原創性科研成果英雄联盟下注平台-首页,助力中國特色世界一流大學建設英雄联盟下注平台-首页。


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