日韩人妻无码精品一区二区三区,亚洲高清炮,欧美精产国品一二三产品价格

研究背景

光學渦旋是自然界中普遍存在的現象，因其在多種領域中的應用潛力而成為研究熱點。光學渦旋攜帶軌道角動量（OAM），在光學通信、光學成像、微操控等領域中具有重要應用。然而，在光學渦旋的傳輸過程中，保持其OAM并防止其形態失真一直是一個挑戰。傳統的光學渦旋在傳播過程中容易發生衍射和解體，特別是高階渦旋，容易破裂成多個低階渦旋，導致控制和操控變得更加復雜。因此，如何實現渦旋的穩定傳輸并保持其OAM特性，成為了光學研究中的一個重要課題。

成果簡介

為了解決這一問題，南開大學許京軍，Hrvoje Buljan & 陳志剛等人在Nature Photonics期刊上發表了題為“Topological orbital angular momentum extraction and twofold protection of vortex transport”的最新論文。研究者提出了利用拓撲缺陷，特別是拓撲錯位結構，來實現光學渦旋的穩定傳輸。拓撲錯位具有獨特的幾何特性和拓撲保護作用，能夠在保持軌道角動量的同時，引導渦旋流動。

科學家們通過設計具有不同旋轉對稱性的光子拓撲錯位晶格，構建了一個能夠實現單通道渦旋引導的系統。通過該系統，光學渦旋能夠在不受干擾的情況下進行傳輸，并有效地過濾出特定的OAM模式。

研究亮點

（1）實驗首次利用拓撲位錯結構實現了光學渦旋的魯棒傳輸，并成功地保持了渦旋的形狀和軌道角動量（OAM）。該研究展示了一種通過拓撲位錯來引導和保護渦旋的方法，具備了高階拓撲電荷的渦旋傳輸能力。

（2）實驗通過兩重拓撲保護機制，分別是在動量空間和實空間的拓撲效應，實現了OAM模式的傳輸。動量空間的拓撲結構由手征對稱性提供保護，而實空間的拓撲結構則通過復雜的OAM模式耦合保護了選定的OAM模式，使得光學渦旋能夠在拓撲位錯核心沿著光波導傳輸，并避免了其他模式的干擾。

（3）通過數值模擬，研究表明，渦旋的拓撲電荷與系統的旋轉對稱性之間存在普適關系，即渦旋-協調旋轉對稱性（VRS）。這一發現揭示了如何通過調整位錯的旋轉對稱性，選擇特定的OAM模式，并有效地濾除其他不需要的模式。實驗結果驗證了該方法在不同旋轉對稱性下的有效性，并展示了基于拓撲結構的渦旋過濾器功能，能夠從混合激發中提取和保護選定的OAM模式。

圖文解讀

圖1: 通過拓撲旋錯的雙重保護渦旋傳輸示意圖。

圖2: 在拓撲旋錯中，沿單通道渦旋輸運的實驗演示。

圖3: 基于拓撲旋錯，零能渦旋模式的動量空間保護。

圖4: 渦流傳輸的真實空間保護，以及旋轉對稱性rotational symmetry VRS介導的非平凡卷繞的通用規則。

圖5: 基于拓撲旋錯，從混合模激勵中提取（濾波）軌道角動量orbital angular momentum，OAM。

結論展望

本文的研究為拓撲保護的渦旋傳輸提供了新的視角和理論依據。通過引入具有手性對稱性的拓撲缺陷，我們能夠有效地提取角動量（OAM）模式，并利用拓撲缺陷的雙重保護機制實現渦旋模式的穩定傳輸。

這一工作突破了傳統的光纖和波導設計，展示了如何通過結構的拓撲性質保護渦旋模式，使其在各種擾動下依然保持穩定。此外，研究還揭示了拓撲相位、渦旋度和對稱性之間的相互關系，為未來設計具有自我保護功能的光學通信網絡提供了新的理論支持。

通過對不同拓撲缺陷的構建與實驗驗證，本文展示了如何通過細致的結構調控在光學、聲學以及拓撲電路等領域實現渦旋模式的穩定傳輸和精確過濾。這為拓撲光子學的發展和應用開辟了新的方向，特別是在量子信息、光通信等前沿領域，具有廣泛的應用潛力。

文獻信息

Hu, Z., Bongiovanni, D., Wang, Z. et al. Topological orbital angular momentum extraction and twofold protection of vortex transport. Nat. Photon. (2024).

原創文章，作者：zhan1，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/11/22/d72a705ba2/

末成年小嫩xb,嫰bbb槡bbbb槡bbbb,免费无人区码卡密,成全高清mv电影免费观看

IF=32.3！南開大學，Nature Photonics！

末成年小嫩xb,嫰bbb槡bbbb槡bbbb,免费无人区码卡密,成全高清mv电影免费观看

IF=32.3！南開大學，Nature Photonics！

相關推薦