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本成果主要研究领域属光学,着重研究非传统光场调控,是光子学与材料科学,信息科学的前沿交叉领域,也是国家重大战略需求的科学领域。主要内容：成功实现光束传播（特别是具有轨道角动量的涡漩光束和能在传输时自动弯曲的艾里光束）的线性与非线性调控。具体主要体现以下两个方面：一、首次实现对自加速光在自由空间、湍流介质、和具有折射率梯度的层流介质中轨迹的定位调控,并将加速光的应用推广到光纤通讯中控制Raman频移和在三维空间中驱动和操控微纳颗粒。这里的研究包括对新颖光速的设计,线性与非线性介质中的传输机理,光与微纳颗粒的相互作用和角动量转换等。二、首次实现人工光子学结构中基于自散焦非线性光束的多种局域传输,包括光孤子型的偶极子光束,涡漩光束,和准一维的条形光束。将光学诱导的概念推广到实现人工狄拉克材料--当今前沿交叉科学的研究热点。尤为重要的是,在光子石墨烯中首次观测到与赝自旋相关的涡旋光;研究了碳石墨烯材料中无法实现的赝自旋激发和与晶格结构变化引起的物理现象;在此基础上,通过对诱导光的光学整形,制备出包括Kagome与Lieb晶格的类狄拉克光子学结构。通过光场调控实现的自加速光束,在微粒操控、等离子体、大气科学、生物操控等诸多领域都具有重要的应用前景。比如在量子通讯方面,该类光束的自修复特性可以用来降低大气湍流对量子信息的破坏。构建一个可调可控的人工狄拉克材料为平台,对研究“狄拉克准粒子”在凝聚态与量子物理中赋予的新颖现象意义重大,也对开发狄拉克材料中赝自旋角动量和平带模在光信息与光通信方面的应用提供新的技术原理。
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