文献解读 | 偏振相关超表面复用/解复用涡旋光与偏振:2 m 自由空间 16 通道 400 Gbit/s 光通信(Nanophotonics 2023)
解读 Nanophotonics 2023 论文:偏振相关超表面把两套 Dammann 涡旋光栅写入双偏振,复用/解复用 OAM 与偏振;2 m 链路 16 通道 400 Gbit/s QPSK,−15 dBm 误码率 1.67×10⁻⁶。
THE JOURNAL
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解读 Nanophotonics 2023 论文:偏振相关超表面把两套 Dammann 涡旋光栅写入双偏振,复用/解复用 OAM 与偏振;2 m 链路 16 通道 400 Gbit/s QPSK,−15 dBm 误码率 1.67×10⁻⁶。
可见光的波长比原子间距大上千倍,X 射线却与它同量级。本文从晶面族讲起,推导布拉格方程 mλ=2d sinθ,用 NaCl 算例演示怎样由峰位反推晶面间距,并回顾 1912–1915 年的衍射历史。
康普顿散射让光显得像粒子,德布罗意则反过来问:电子会不会也像波?本文从 λ=h/p 出发,用戴维森–革末晶体衍射与单电子双缝实验验证电子波长,再解释玻尔轨道驻波与电子显微镜。
本文解读 Nanophotonics 2024 论文:用共焦液晶金属透镜对把 LCoS 的 7° 扫描角放大 3 倍,得到约 20°×20° 可调视场,并在 1.5 m 自由空间实现上下行各 200 Gbps 的双向相干无线光通信。
本文解读东京大学 2025 年 Nature Communications 论文:超表面与超快膜式探测器集成于单片石英衬底,完成聚焦、偏振分选与相干混频,实现四通道 320 Gbit/s 并行接收和 240 Gbit/s 64QAM 解调。
气体放电灯为什么各有各的颜色?本文从线状光谱讲起:巴耳末与里德伯公式如何写出氢原子谱线的位置,玻尔的能级跃迁如何解释它,以及吸收光谱与太阳夫琅禾费线为什么与发射谱同源。
本文解读 2024 年 Light: Science & Applications 论文:一片 0.5 mm 口径氮化硅超透镜利用纵向色差把红绿蓝分别聚焦在不同深度,单张彩色照片即含三幅等效失焦图,用光强传输方程恢复定量相位,并穿过相干光纤束实现内窥成像,相位分辨率约 0.2π、高度灵敏度约 100 nm。
本文解读韩国团队 2025 年 Science Advances 论文:口径 1 mm 的 TiO₂ 超透镜把 60 个焦点沿轴向叠成约 580 μm 长的均匀细光束,让光学分辨率光声显微成像免去轴向扫描即可对脑类器官内神经黑色素做三维成像。
光携带动量,照到物体表面就会产生压强。本文介绍光压的来源与 I/c、2I/c 的定量关系、1903 年扭秤验证,以及太阳帆从构想到在轨演示的历程。
深度要么靠双相机、结构光或飞行时间,偏振要么靠额外器件或多帧曝光;一片口径 2 mm 的单层超表面能不能把这些信息合并到一次曝光里?Shen 等人 2023 年发表于 Nature Communications 的工作,用偏振解耦的一对共轭单螺旋点扩散函数,在普通感光芯片上同时编码并解码出全清晰 2D 强度、深度与偏振。
一束波长确定的 X 射线打进石墨靶,散射光里为什么会出现一个波长变长、而且随散射角增大的新峰?本文从光子动量 p=h/λ 出发,重现康普顿 1923 年用能量守恒与动量守恒推出 Δλ=λ_C(1−cosθ) 的思路,并把它接回今天的伽马射线探测。
一块加热到 250 °C 的石墨烯-金超表面,只靠栅极电压就能把 6.61 μm 中红外热辐射的发射方向连续改变约 16°。Siegel 等人 2024 年发表于 Nature Communications 的这项工作,用金背镜与石墨烯-金属超表面构成可调法布里-珀罗腔,通过电场改变石墨烯费米能级来移动共振条件,从而实现热辐射的定向连续转向。