旋涡光束携带轨道角动量，因其具有这一额外的调控自由度，在许多光学领域具有重要的应用价值。因此，如何产生低成本、高质量的旋涡光束成为研究者普遍感兴趣的问题。最近我院赵承良教授团队结合传统费马螺旋狭缝和波叠加原理，提出了一种宽度渐变的新型费马螺旋狭缝结构，通过入射平面波即可在传输平面产生高质量的光学旋涡。相比于已有的二值化掩模和宽度均匀的费马螺旋线产生技术，该方案产生的旋涡光束质量大幅度提高，在拓扑荷数等于3时，光束纯度可以超过99%。该结构具有高加工容错率，利用激光打印机和透明胶片就可以实现打印，从而获得光束纯度大于98%的涡旋光束，该产生技术有望替代昂贵的微纳光学元件，更加经济和普适。此外宽度渐变的费马螺旋结构产生的旋涡光束具有更大空间范围的焦深，使得其在实际应用如光镊中的容错率更高。文章还揭示了具备这一优势的原因，即渐变宽度提供了特殊的混合态。该工作提出的低成本、高质量光学旋涡产生方法，在光通信、光学微操纵、纳米制造等领域具有重要的应用价值。国务院学位委员会学科评议组成员、国家级人才袁小聪教授还为此项工作点评，予以高度评价，认为该研究团队提出的低成本、高质量光学旋涡产生方法，在光通信、光学微操纵、纳米制造等领域具有重要的应用价值。
上述工作以“Economical generation of high-quality optical vortices with gradual-width Fermat spiral slit mask”为题发表在知名学术期刊SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy (Q1 IF = 5.203)上。该论文的第一作者为苏州大学 硕士研究生黄琦和博士后卢兴园。论文通讯作者为苏州大学 赵承良教授、山东师范大学物理与电子学院蔡阳健教授以及上海理工大学光电与计算机工程学院詹其文教授。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后科学基金、江苏省现代光学技术重点实验室以及江苏省研究生科研实践创新项目等项目的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1007/s11433-022-2066-3
袁小聪教授点评链接：http://doi: 10.1360/SSPMA-2023-0059
