科學家首次利用光學晶元實現光子角動量編碼技術

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本報訊（記者彭科峰）日前，中科院長春光機所顧敏院士領導的研究團隊首次利用光學晶元實現了納米尺度下對光子角動量的操控。這是光信息技術領域的重大突破，其提供的全新光子角動量編碼技術有望應用在超快速光通信、超高清顯示、超安全信息加密、超高效量子通信及量子計算等各個領域。相關成果在線發表於《科學》。

光子可以攜帶角動量，包括與圓偏振光相關的自旋角動量和與螺旋相位相關的軌道角動量。光子軌道角動量由於其攜帶的信息量在理論上不受限制，近年來在量子通信和光通訊等領域得到廣泛關注。然而，納米尺度下對光子角動量進行信息編碼及解碼一直是世界性難題。研究團隊利用特殊設計的納米凹槽和納米環結構，率先實現了納米尺度下對光子角動量模式進行編碼、傳輸和解碼的新技術。

「通過在光子晶元上巧妙地設計納米級結構，我們首次實現了在晶元上操控螺旋光束。」顧敏說，該晶元是通過在金屬表面設計納米凹槽將光子角動量轉化為表面等離子體的角動量場分布，再利用納米環結構對後者的角動量模式進行識別並有選擇地透射。研究團隊介紹，經過特殊設計的光學晶元可精確地將不同的光子角動量信號選擇性地輸送到不同的納米環中並讓其透射出去，這樣信息就不會丟失。此外，這項發明還可以成數量級地提高光通信處理速度。

《中國科學報》 (2016-04-19 第1版 要聞)

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