記者7月14日從哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）獲悉，該校宋清海、肖淑敏教授科研團隊在激光技術(shù)領(lǐng)域取得重要突破，成功攻克了傳統(tǒng)激光模斑形狀、偏振、角動量受限的技術(shù)瓶頸，創(chuàng)新性開發(fā)出可自由調(diào)控發(fā)射波前的新型激光光源。相關(guān)研究成果于近日發(fā)表在《自然》上。

該成果實現(xiàn)了激光波前形態(tài)的自由調(diào)控，開創(chuàng)性地推動了激光技術(shù)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(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

據(jù)悉，科研團隊提出新型超表面激光系統(tǒng)，其核心結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)，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(xué)相位解耦，因此激光發(fā)射波前則完全由各納米柱中的孔洞旋轉(zhuǎn)角度決定。

根據(jù)上述機制，研究團隊設(shè)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(fā)射波前。

實驗中，激光光束形狀可人為調(diào)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(tǒng)“激光+光學(xué)”架構(gòu)壓縮為單層納米光子結(jié)構(gòu)，并在全息領(lǐng)域首次實現(xiàn)消除散斑噪聲而不影響圖像質(zhì)量，這一突破有望重新定義相干光源的生成與應(yīng)用方式，其物理概念和技術(shù)方案可在未來進一步擴展至其他納米光子器件。