光学前沿动态
OPTICS FRONTIERS
11
2026
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11
基于超表面的结构光场量子数识别器
作者：
北京理工大学 Ling-Jun Kong 团队和山东石油化工学院 Furong Zhang 团队提出并实验验证了一种超紧凑型识别器，该识别器利用直接键合到CMOS成像传感器上的单个复用全息超表面，即可识别结构光场的量子数。仿真结果表明，作者的方法能够区分40种轨道角动量（OAM）模式、32种拉格朗日（LG）模式和32种高斯格朗日（HG）模式，平均识别可见度分别超过0.96、0.86和0.81。实验结果表明，作者的器件能够成功区分40种OAM模式和32种LG模式，平均识别可见度分别高于0.87和0.81。整个识别系统的尺寸仅为约0.9 mm × 0.9 mm，无需外部光学器件。作者的工作在高维量子密钥分发、模式复用和片上光子信息处理等领域具有潜在的应用价值。
研究成果于 2026 年 11 月 3 日以“Metasurface-Based Ultracompact Recognizer of Quantum Numbers of Structured Light Fields”为题发表于《Laser & Photonics Reviews》。
图1：结构光场量子数识别原理及识别全息图设计
图2：结构光场量子数超紧凑型识别器件的示意图
图3：40种OAM模式量子数识别的仿真结果
图4：LG模式的量子数(l, p)的识别
图5：HG 模式的量子数(m, n)的识别
图6：基于超表面的结构光场量子数超紧凑识别器及其在轨道角动量（OAM）情形下的实验结果
图7：LG模式量子数的识别
来源：optics光学世界
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