自相位补偿的涡旋光生成 | Advanced Photonics Nexus

Advanced Photonics Nexus 2023年第2期文章：

数字孪生、元宇宙等概念催生了大数据时代的到来，也急遽增加了对通信器件信息处理能力与传输带宽的需求。光因其更高的载波频率和调制速率而逐渐取代了电成为主流的信息传输载体。现行的波分复用技术面对信息需求的激增已近能力极限，进一步发挥光子多自由度的优势，引入偏振复用、空分复用等全新的手段来继续挖掘光通信的潜力已是大势所趋。

近来，基于光子轨道角动量的模分复用技术因其理论上可以提供无穷多个独立的信道而备受人们关注，可大幅提高通信容量，并有望应用于光计算、量子信息等领域。而探索光学元件层面多种复用手段的兼容，实现光子多自由度的同时调制，则成为一项关键挑战。

液晶呈现宽谱的光学各向异性并具有多外场可调特征，是实现动态光调制的理想材料。目前，商用的反射式硅基液晶（LCoS）空间光调制器只对目标波长以及特定方向的线偏振光具有最佳的相位调制效果，一旦波长或偏振发生偏离，则效率显著下降。新近开发的胆甾相液晶平面光学元件，因其Bragg-Berry相位调制的独特机制，可以选择性地对较宽反射带内具有与结构相同旋性的圆偏振分量实现高效的相位加载，相反圆偏振及带外的光则不受空间相位调制，直接透射。可见，如何简便高效地实现超宽带、全偏振态的反射式空间相位加载仍有待解决。

针对上述问题，南京大学胡伟教授团队与北京航空航天大学段薇博士合作提出了一种具有简单螺旋结构和自相位补偿能力的宽带反射式涡旋光生成器，实现了全可见光波段的涡旋光的高效产生，并呈现自旋共轭的相位加载能力，在单个元件层面实现了超宽频带、偏振相关的螺旋相位加载，能够兼容波分复用、偏振复用、模分复用等不同技术手段。相关工作以“Reflective optical vortex generators with ultrabroadband self-phase compensation”为题发表在Advanced Photonics Nexus 2023年第2期。