中大新聞網(wǎng)訊（通訊員雷世菁）中山大學(xué)物理學(xué)院、光電材料與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王雪華、劉進(jìn)教授團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)董春華教授團(tuán)隊(duì)合作，提出并開(kāi)發(fā)了基于非線(xiàn)性切倫科夫輻射（NCR）機(jī)制的納米光子芯片—自由空間接口新范式，實(shí)現(xiàn)了片上非線(xiàn)性過(guò)程由單一頻率轉(zhuǎn)換拓展至結(jié)構(gòu)光的多自由度調(diào)控，為推動(dòng)片上非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)光場(chǎng)調(diào)控提供了新路徑。相關(guān)研究成果以“Nanophotonic chip-space interfaces for multidimensional nonlinear optics”為題于2026年4月3日發(fā)表在期刊《自然-材料》上。
圖1. 微環(huán)諧振腔中的NCR原理與結(jié)構(gòu)光產(chǎn)生。（a）反向傳播光子通過(guò)χ(2)相互作用，產(chǎn)生平面外和頻輻射。
（b）基于三波混頻的模型揭示結(jié)構(gòu)化和頻波前的形成機(jī)制。（c）實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)與拓?fù)浜煽烧{(diào)的渦旋光束、可控斯格明子的生成，以及時(shí)空渦旋脈沖的產(chǎn)生。
研究通過(guò)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新機(jī)制、新方法，利用二階和三階非線(xiàn)性協(xié)同作用，借助鈮酸鋰薄膜（TFLN）各項(xiàng)異性的非線(xiàn)性系數(shù)張量和微環(huán)腔增強(qiáng)的NCR效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)光學(xué)渦旋的空間分布、偏振態(tài)、發(fā)射波長(zhǎng)、拓?fù)浜梢约皶r(shí)空波包等多個(gè)維度上的可重構(gòu)調(diào)控。在連續(xù)光激發(fā)下，該平臺(tái)首次實(shí)現(xiàn)了基于非線(xiàn)性光學(xué)產(chǎn)生的可調(diào)諧光學(xué)斯格明子拓?fù)鋺B(tài)和超過(guò)150 nm的近可見(jiàn)光光學(xué)頻率梳，并攜帶高達(dá)360階OAM模式出射，創(chuàng)造了新紀(jì)錄。該研究是首次在近可見(jiàn)光波段實(shí)現(xiàn)多維度復(fù)雜光場(chǎng)聯(lián)合調(diào)控，為結(jié)構(gòu)光與集成非線(xiàn)性光學(xué)的融合提供了新路徑，有望推動(dòng)片上多維光場(chǎng)調(diào)控與時(shí)空光子學(xué)的發(fā)展。
中山大學(xué)魏敦釗教授、陳波副教授、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)萬(wàn)帥副研究員、中山大學(xué)王詣軒碩士為共同第一作者。魏敦釗教授、王雪華教授、董春華教授、劉進(jìn)教授為論文共同通訊作者。馬劍濤博士、常春博士、王丕嶼博士、邱貴鑫博士、譚澤林博士、黃曉珊博士、陳巖副研究員對(duì)論文亦有重要貢獻(xiàn)。國(guó)防科技大學(xué)江天教授、廣東工業(yè)大學(xué)付松年教授、南開(kāi)大學(xué)薄方教授、上海理工大學(xué)詹其文教授為該工作提供了重要指導(dǎo)與幫助。
原文鏈接： https://doi.org/10.1038/s41563-026-02570-1
