近期，中科院上海光機所高功率激光物理聯合實驗室張軍勇副研究員聯合哈爾濱工業大學趙永蓬教授課題組和上海理工大學詹其文教授課題組，首次完成46.9nm波段分束渦旋調控與干涉檢測的實驗驗證，為更短波長的結構分束調控以及軟X射線陣列結構成像開辟了可行的技術途徑。相關成果以“Vortex bifocusing of extreme ultraviolet using modified Fermat-spiral photon-sieve splitter”為題，發表于Nanophotonics。

菲涅耳波帶片于二十世紀六十年代成功應用于x射線聚焦，2001年光子篩的出現為短波的高性能聚焦提供了不同于傳統波帶片的器件選擇。渦旋光因攜帶軌道角動量，其螺旋形相位波前致使中心具有相位奇點從而產生中空光束，這在粒子操控、光通信、量子信息處理、高分辨顯微成像等領域具有重要的潛在應用價值。

圖1.波長46.9nm分束渦旋的聚焦實驗，(a)光路示意圖，(b)渦旋聚焦光斑，(c)半值全寬。

原理上各類螺旋線均能產生類似的渦旋光場，基于這一指導思想，研究人員設計了用于波長46.9nm渦旋分束的改進型費馬螺旋光子篩。在氣體放電等離子體極紫外46.9nm激光實驗中成功獲得兩個拓撲荷相反的分束渦旋光斑，圖1給出了46.9nm渦旋聚焦實驗結果，圖2顯示了分束的兩個渦旋光與參考光的干涉結果，單叉絲說明渦旋光的拓撲荷為1，叉絲方位角反映了渦旋光互為相反的手性。自支撐異形光子篩因為天然的鏤空結構，特別適用于短波段的結構分束調控，這為未來軟X射線分束渦旋調控與干涉、高次諧波阿秒光的結構調控與陣列傳感成像提供了新的發展契機。

圖2.波長46.9nm分束渦旋的干涉測量，(a-b)仿真結果，(c)實驗結果。

相關工作得到國家自然科學基金、上海市青年科技英才揚帆計劃和中國科學院戰略性先導科技專項A類項目的支持。

審核編輯 黃宇