我国科学家制造“光子飓风”，打开全球光学宝库

一项光学领域的全球重大进展，在中国上海得以实现。来自美国、南非、以色列等全国各个国家的学者，这段时间都迫切希望加强与上海理工大学光电信息与计算机工程学院实验室的联系，从这个实验室里诞生的“光子飓风”新场景，就像是一把打开阿里巴巴宝库的“密钥”——拥有无穷的想象空间。

这是一个全新的光场，同时兼具时间和空间的流动性能。它的运作原理，就像是“光子飓风”，让光子像飓风一样，能在一条横轴上不断向前移动的同时也能在时间领域中移动，生成了携带横向光子轨道角动量的超短脉冲光学波包。这一新型光波包在光子能量快速向前传输的同时，光子能流围绕一个随波包移动的横向轴旋转，从而形成光子“飓风”。

这种全新的“飓风”光场，创造性地将超快脉冲光领域和空间光场调控领域“合二为一”，首次从理论到实验展示了具有时空涡旋相位并携带光子横向轨道角动量的新型光场，开创了一个全新的光子轨道角动量自由度。

“看，这就是我们制作出来的新光场。”上理工光学实验室里，“飓风光场”的创造者、詹其文教授拿着一张黑色的卡片，在实验台上展示眼前这个“阿里巴巴的宝库”。实验桌上，摆满了各种各样的固定光学仪器，这些仪器相互作用后，一束光打下来，就能形成像飓风一样的光束。

图为光子实验平台

这种光束，在光学基础科学家们眼中，就是“大宝贝”。他们可以在这样一个时空交错的新光场下，进行各种各样的研究，因为这个光场是全新的，因此基于该光场所作的叠加研究，也都是全新的。

“我一直在督促研究团队，要做研究得赶紧加快速度，紧迫感特别强烈。”中国工程院院士、光电学院院长庄松林最早感受到这种紧迫感，是在2020年2月。当时，詹其文团队关于飓风光场的研究刚刚在线刊登在世界光学顶尖期刊《自然-光子学》上，几个小时后，他就收到了以色列同行的邮件，对方在表示祝贺的同时，特别关心“飓风”光场的的具体制作过程；很快美国国家标准计量局的实验室也在论文基础上重复出了类似的新光场场并开展了进一步的研究。彼时，新冠疫情正在全球蔓延，但詹其文的这篇论文仍在全球光学圈激起了极大的波澜。“大家都有类似的设备，只要知道我们的想法和原理，全世界各国的光学实验室就都能做出飓风光场。然后，大家就可以在这个新光场条件下做不同的创新型实验。”

图为庄松林（右）与詹其文（左）在实验平台前展示飓风光场。