南开新闻网讯（通讯员 程丹）“涡旋如梦，穿越时空，光启未知的深邃奥秘”- 从量子级别的粒子运动到星系级别的恒星分布，涡旋现象在自然界中比比皆是。在光学领域，早在1992年Allen等人就提出涡旋光束携带轨道角动量（OAM），开启了从经典到量子研究涡旋光的新纪元。涡旋光束的探索不仅丰富了光学的基础理论，还在现代通信、量子网络、微纳操控等多个前沿领域展现出重要且诱人的应用前景。然而，涡旋光束的实际应用还面临诸如稳定传播距离受限、保真度低等挑战，亟需新的结构设计与技术原理来解决。
近日，南开大学物理学院/泰达应用物理研究院陈志刚、许京军教授领导的课题组与克罗地亚萨格勒布大学、加拿大国立科学研究院的课题组合作研究，首次设计并构建了具有手征对称性的拓扑旋错光学实验平台，实现了涡旋光的拓扑“双保护”和鲁棒传输，并进一步通过调控结构的拓扑特性实现了特定阶数涡旋模式的拓扑波导和滤模。这一创新成果拓展了对高阶拓扑、轨道角动量和旋错复杂结构相互作用与协调效应的理解和认知，为光场调控和新型光学涡旋器件的研发提供了新思路。相关研究工作以“Topological orbital angular momentum extraction and twofold protection of vortex transport”（轨道角动量的拓扑选模与涡旋光鲁棒传输）为题发表于Nature Photonics（自然-光子学）上。
本工作南开大学为第一完成单位，南开大学博士后胡志婵、外籍博士后D. Bongiovanni、博士生王孜腾为论文的共同第一作者。南开大学教授陈志刚、许京军和外专特聘教授 H. Buljan为论文共同通讯作者。合作者还包括南开大学博士生王向东、南开大学教授宋道红以及加拿大国立科学研究院R. Morandotti教授。相关工作得到科技部重点研发计划专项、国家自然科学基金委重点项目、中国博士后创新人才支持计划等项目资助。
据悉，Nature Photonics是光学领域最具声望的期刊。之前，该课题组已在拓扑光子学前沿方向的研究取得了一系列突破成果，相继发表在Science、Nature Physics、Nature Comm.、eLight等顶尖学术期刊上。
论文链接：https://rdcu.be/d0Rt6
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