清华科研成果为先进偏振成像和自适应光学提供解决方案

随着光学成像、通信、计算与加密等前沿应用对光子调控精度提出更高要求，传统的液晶器件虽已实现固定输入可调相位与偏振，但受限于液晶分子（延迟器）轴向几何、延迟值与绝对相位等自由度，仍难以满足动态、复杂光场的实时调控需求。结构光的灵活调控和矢量光束的精准合成与测量，在工程学、材料学及生物医学成像等方向具有重要意义。

针对这一挑战，清华大学深圳国际研究生院生物医药与健康工程研究院（iBHE）何宏辉副研究员课题组与牛津大学合作，提出并实现了一种创新性的可重构任意椭圆延迟器阵列，该方法通过级联低功能性器件（如液晶空间光调制器与可变形反射镜）构建出“虚拟像素”，实现了对轴向几何、延迟值及绝对相位的物场全参数动态控制。该阵列打破了传统器件的功能局限，凭借其高度可编程性和动态调控能力，能够灵活切换为结构光生成器、偏振状态分析器或光学校正器，为未来光通信、先进偏振成像和自适应光学系统提供了通用化解决方案，应用前景广阔。

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可重构任意椭圆延迟器阵列：光产生、光测量、光校准

研究团队首次在自由空间中成功生成并观测到光学斯格明子袋，并创新性地提出了一套动态偏振测量方案，已在组织病理成像与文物材料分析中展现出出色的精度和实用性。同时，团队构建了全偏振自适应光学校正平台，为未来复杂光场的合成、识别与校准提供了完整的技术链条。

相关研究成果以“一种基于可重构任意延迟器阵列的复杂结构物”（A reconfigurable arbitrary retarder array as complex structured matter）为题，于5月27日发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。

牛津大学教授何超（清华大学深圳国际研究生院2013级生物医学工程专业硕士生），清华大学深圳国际研究生院2019级硕士生陈斌国，牛津大学博士生宋梓沛、马逸飞和博士后赵子墨为论文共同第一作者。何宏辉、何超、北京大学教授罗琳为论文通讯作者。

研究同时得到新加坡工程院院士仇成伟教授、南非科学院院士安德鲁·福布斯（Andrew Forbes）教授、牛津大学光电主席马丁·布斯（Martin Booth）教授、牛津大学工程系副系主任史蒂芬·莫里斯（Stephen Morris）教授等学者的支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59846-4