西北工业大学物理科学与技术学院赵建林教授团队与澳大利亚墨尔本大学KennethB. Crozier教授团队合作，在人工微结构光场调控领域取得重要进展。近日，相关成果以“Broadband Multichannel Cylindrical Vector Beam Generation by a Single Metasurface”为题发表在光学类国际顶级学术期刊《Laser & Photonics Reviews》上。论文第一作者为温丹丹教授，通讯作者为赵建林教授和KennethB. Crozier教授。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202200206

柱矢量光场为麦克斯韦方程组的矢量解，具有柱对称的横向振幅和偏振分布。由于其独特的偏振分布和聚焦特性，柱矢量光场在表面等离子体激发、光学微操控、激光加工等领域均具有广阔的应用前景。产生柱矢量光束的传统方法包括主动法和被动法两种。前者是指将双折射晶体插入激光谐振腔内，抑制基模并使特定高阶模（柱矢量光束）谐振；后者是指采用空间光调制器等相位调制器件及相关偏振元件将入射的均匀偏振光转换为柱矢量光束，或者以阶跃型少模光纤为载体，借助模式耦合器和模式选择器产生柱矢量光束。传统的柱矢量光束产生装置一般体积较大且结构复杂，一套系统往往只能产生一种特定的柱矢量光束，不利于系统集成和多路复用。

研究团队采用平面化的人工微结构（超表面）产生左旋和右旋的涡旋光束阵列，使之叠加并产生多通道柱矢量光束。超表面内包含两种具有不同功能的纳米结构，在两种结构之间引入位错，可以使出射的左、右旋圆偏振分量产生与衍射方向相关的相位差。同时，在超表面的设计中借鉴达曼光栅理论，使产生的多通道柱矢量光束具有均匀的强度分布。由于仅使用几何相位，该超表面的工作波段可覆盖可见光及部分近红外波段。该研究为宽带多通道柱矢量光束的产生提供了一种全新的方法，并有望推动与其相关的光通信、粒子操控、激光加工等器件的实用化。

该工作得到了西工大分析测试中心、澳大利亚研究委员会(ARC)、墨尔本纳米加工中心(MCN)的大力支持。

温丹丹教授作为我校光学工程学科新引进的青年教师，近年来，围绕超表面光场调控、微纳光电器件等领域开展了大量前沿研究工作，在NaturePhotonics,Nature Communications,Advanced Materials,Advanced Functional Materials, Nano Letters, Advanced Photonics, Advanced Optical Materials, ACS Photonics等期刊发表论文二十余篇，该工作为其近期的代表性成果之一。

（撰稿：毛东；审核：晁小荣）