💡这项突破是什么?
轨道角动量（OAM）光束在光通信、光操纵、量子信息等领域具有重要应用价值。传统OAM光束调控多局限于二维平面，难以满足三维空间应用需求。南京大学现代工程与应用科学学院陈鹏副教授、陆延青教授课题组提出了一种基于液晶几何相位的三维OAM光束阵列操控新方案，相关成果以3D engineering of orbital angular momentum beams via liquid-crystal geometric phase为题，发表于Laser & Photonics Reviews（DOI: 10.1002/lpor.202200118），并入选当期封底Back Cover。
课题组提出了一种“偏移-重合”的设计思路，将液晶几何相位微纳结构在三维空间中进行排布，实现了对OAM光束阵列的三维操控。具体而言，该元件在正交圆偏振光入射时产生轴向偏移的涡旋光阵列，在线偏振光入射时产生相反拓扑荷涡旋光、正交偏振矢量光的混合三维阵列，即实现了高阶庞加莱球上四种典型OAM光束的轴向交替（图2）。此外，课题组还测试了器件在不同波长下的工作效果，实验结果表明，所提出的液晶几何相位元件具有电控多波长适用的特点。
图2. 液晶几何相位微纳结构与产生的OAM光束三维阵列
基于受控自组装的液晶微纳结构和偏移-重合新设计思路，课题组在三维空间中实现了涡旋光阵列、矢量光阵列以及其混合阵列，衍射效率高、光束质量好。得益于几何相位的偏振敏感性、波长无关性以及液晶材料的电光可调性，该方案兼具偏振可控、灵活可调、多波长适用等优势，有望助力三维光镊、光存储、光学显微等领域的新应用。
相关成果以3D engineering of orbital angular momentum beams via liquid-crystal geometric phase为题，发表于Laser & Photonics Reviews（DOI: 10.1002/lpor.202200118），并入选当期封底Back Cover。南京大学为该工作独立完成单位，现代工程与应用科学学院博士生刘思嘉为第一作者，陈鹏副教授、陆延青教授为共同通讯作者，研究生朱琳、张逸恒及葛士军副研对本文亦有重要贡献。该研究由国家重点研发计划（青年科学家项目）、江苏省前沿引领技术基础研究专项、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费及省双创计划等资助完成。
南京大学陈鹏副教授、陆延青教授课题组专注于液晶平面光子学方面的研究，2022年以来，在手性/非手性液晶微纳光子结构的组装操控、涡旋光束的按需调控及动态智能全息元件等方面取得若干进展，相关工作如下：
Light: Science & Applications 11, 135 (2022)
Laser & Photonics Reviews 16, 2200011 (2022) [Inside Back Cover]
Laser & Photonics Reviews 16, 2200118 (2022) [Back Cover]
Laser & Photonics Reviews 16, 2100591 (2022)
ACS Photonics 9, 1050 (2022) [Supplementary Cover]
* 本论文信息：
3D engineering of orbital angular momentum beams via liquid-crystal geometric phase
Si-Jia Liu, Peng Chen*, Shi-Jun Ge, Lin Zhu, Yi-Heng Zhang, and Yan-Qing Lu*
Laser Photonics Reviews 16(6), 2200118 (2022).
DOI: 10.1002/lpor.202200118
* 论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202200118
