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，創新性開發出可自由調控發射波前的新型激光光源。相關研究成果于近日發表在《自然》上。
該成果實現了激光波前形態的自由調控，開創性地推動了激光技術從“固定模斑”向“自由定制”的跨越，大幅提升了激光在通信、計算、感知、成像等領域的應用潛力。
據悉，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。
其中，偏心孔洞的轉動將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，因此激光發射波前則完全由各納米柱中的孔洞旋轉角度決定。
根據上述機制，研究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，并驗證激光輸出可具有不同的發射波前。
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。
另悉，該研究將傳統“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，這一突破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在未來進一步擴展至其他納米光子器件。
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