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    国家自然科学基金重大项目“光学旋涡光场调控基础科学问题及应用技术研究”结题验收会顺利召开

    日期 2020-06-30   来源:信息科学部   作者:冯帅 朱广宇 孙玲  【 】   【打印】   【关闭

      2020年6月19日,国家自然科学基金委员会(以下简称自然科学基金委)信息科学部组织召开“光学旋涡光场调控基础科学问题及应用技术研究”重大项目结题验收会议。来自清华大学、中国科学院物理研究所等高校和科研院所的11位验收专家和重大项目组成员、自然科学基金委相关工作人员通过线上线下结合的方式参加会议。会议开幕式由信息科学部副主任李建军研究员主持,学部主任郝跃院士在开幕式致辞并强调了重大项目的定位和意义,学部副主任张兆田研究员提出了结题验收的具体要求。

      该重大项目由深圳大学范滇元院士主持,深圳大学、南京大学、中国科技大学和中山大学等单位联合承担。验收专家组听取了项目负责人和各课题负责人的工作汇报并进行质询,审阅了结题验收材料,在线观看了部分成果展示,讨论并形成结题验收意见,一致同意通过结题验收。

      验收专家组认为,该项目围绕旋涡光场的高自由度调控机制与器件物理基础、光学旋涡通信中的信号损伤与修复机理、矢量光学旋涡与物质相互作用及其特殊时空响应规律等关键科学问题开展了深入研究,在揭示与建立光学旋涡光场动态调控的新机制与新方法、基于高维光子旋涡实现高安全和大容量量子信息传输与固态存储、基于光学旋涡信道复用和路由切换实现大容量短距离光互联通信、基于表面等离激元旋涡的宽场超分辨显微成像和高灵敏度传感平台构建、以及揭示光学旋涡与物质非线性作用机制并探索新效应与拓展新应用等方面取得突破。

      该项目的主要研究成果有:一是通过在液晶、铁电晶体等各向异性材料中创新性地引入特殊设计的取向微结构,成功研制了动态缩微投影液晶光控取向系统和多种微结构光学器件,实现了不同种类、不同波段(特别是太赫兹)旋涡光场的产生和动态调控。二是成功研制了14维的非局域高维光子旋涡纠缠态,在非局域性的维度方面超过之前的国际最高纪录(11维),实现了3×3维光子旋涡纠缠态在1公里少模光纤中的传输和在固态量子存储器中的存储,对提高量子通信的信道容量有重要意义。设计并搭建了46维简并光学谐振腔,实现了超过21阶光子旋涡态的谐振。三是面向大容量短距离光互联应用领域,系统研究了基于光子轨道角动量信道复用和网络路由新资源,提出并成功研制了氮化硅基集成光学旋涡发射器和基于螺旋变换原理的光学旋涡模式解复用新器件,实现了光子轨道角动量模分复用与波分复用兼容的大容量光纤互联传输实验,传输距离达100公里,速率达2.56太比特/秒。四是面向生物活体细胞的无标记显微成像重大需求,利用表面等离激元(SPP)旋涡光场的近场局域与动态调控特性,构建了基于SPP旋涡结构光照明的超分辨成像系统,在宽场条件下实现了74纳米的空间分辨率,并应用于生物细胞宽场拉曼成像分析;利用旋涡光场的矢量差分特性,实现了超高灵敏度表面等离激元共振折射率传感成像。五是在超快超强旋涡光场的产生、传输、放大、模场调控、色散管理和测量诊断等方面取得系统性的重要技术突破,构建了500太瓦/23飞秒高品质旋涡激光系统平台。实验揭示了高能电子加速与聚束、高次谐波产生和参量放大等非线性相互作用新现象、新规律,拓展了旋涡光场应用领域。

      项目研究实现了预期目标,积极推动了光学旋涡在全光调控、量子通信、传感与成像、超快矢量光束等领域的研究,为基于光学旋涡的创新技术应用奠定了基础。