校园网讯 近日，我校信息光子学与空间光通信湖南省重点实验室柯友刚副教授团队在光学领域顶级期刊《Laser & Photonics Reviews》（中科院1区Top期刊，五年影响因子11.1）上以“Reconfigurable Generation and Spin Manipulation of Structured Beams Based on Cascaded Liquid Crystal Pancharatnam-Berry Phase Elements”为题发表学术论文。该论文提出利用两片相同的液晶器件级联，通过简单的平移、旋转操作，实现多种典型结构光场的可重构生成以及光子自旋霍尔效应动态调控。

图 1 基于级联液晶器件的典型结构光可重构生成示意图

结构光因其振幅、相位和偏振态在空间和时间上有着独特分布，在光通信、全光信号处理、信息加密以及显微成像等领域有着重要的研究价值和广阔的应用前景。发展基于结构光应用的前提和关键之一，是利用即插即用型、低成本、高传输效率的平面化器件、实现多种结构光模式的产生和不同模式之间的动态切换。目前，为了实现多种结构光的生成，通常需要更换不同的液晶器件，这种做法不仅增加了系统的复杂性，也影响了系统的经济性和高效性。

本研究利用两片相同的平面化液晶器件级联，避免了复杂的设计以及高昂的成本，同时也保留了平面液晶器件原有的体积紧凑、即插即用的优势，实现了多种典型结构光的可重构生成和光子自旋霍尔效应动态调控：

（1）利用级联液晶器件产生了多种典型的结构光模式，包括厄米高斯光束、涡旋光束、高阶庞加莱球光束以及单通道和双通道光束。并且，通过对液晶器件进行旋转和平移等简单的机械性操作，还能够实现这些模式之间的动态切换，这为结构光的应用提供了更大的灵活性和控制能力。

图 2 高阶庞加莱球光束和厄米高斯光束

（2）实现了在固定观测平面上对光子自旋霍尔效应的动态调控。通过精确控制两片级联液晶器件的旋转角度，调控光子自旋霍尔效应的分裂大小、方向和图案。建立了光子自旋霍尔效应中自旋位移、方向与器件旋转角度之间的定量关系，并通过实验验证。

我校信息与通信工程学科2022级硕士研究生田际波、导师闵力副教授，深圳大学微纳光电子学研究院陈宇副教授为论文的共同第一作者。通讯作者包括我校信息与通信工程学科导师柯友刚副教授和曾林舟老师，以及湖南师范大学物理与电子科学学院周新星教授。本科生荆乐、杨鹏，及研究生曾康对本文亦有重要贡献。该工作得到了国家自然科学基金、湖南省教育厅科学研究项目、湖南省重大科技项目等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/lpor.202401378