在光电所主办的国际学术期刊《光电工程》2017年第3期中，报道了光电所等团队关于超构表面存在非对称SOIs的理论研究，可以将左右旋圆偏振光高效地转换为非对称拓扑荷的OAM光束。近期，哈佛大学利用相同的原理做了类似的研究工作，实验证明了非对称SOIs的存在，并分析了不同椭圆偏振态入射下产生的混合OAM光束的光场分布，相关成果发表在《Science》上。

与电子类似，光子同样具有自旋角动量(SAM)和轨道角动量(OAM)。OAM光束在传统光学和量子光学领域有着重要应用，例如光通信、粒子操控、超分辨成像以及量子通信等。产生OAM光束的传统光学器件体积大、笨重，且不存在光子自旋轨道相互作用(SOIs)。几何相位型超构表面存在对称的SOIs，但其对称性限制了SOIs的应用。

两个团队设计的超构表面均由不同几何特征的高折射率介质柱构成，可同时引入自旋无关的波导传输相位和自旋相关的几何相位。两者的叠加既可以保证SOIs的存在，又可以打破几何相型波前原有的对称性。由于两种相位梯度的独立可调性，该超构表面能够对入射光的左右旋分量进行独立调控，进而实现光子自旋-轨道角动量的任意转换。

相关论文可查阅： 　　

光电工程, 2017, 44(3): 319-325.

DOI: 10.3969/j.issn.1003-501X.2017.03.006.

Science, 2017, 358(6365): 896-901.

DOI: 10.1126/science.aao5392

来源：光电技术研究所