近日，我校物理工程学院李新忠教授课题组在国际光学著名期刊《Nanophotonics》（SCI一区，IF=8.449）上发表了题为“Optical vortex lattice: an exploitation of orbital angular momentum”的研究论文。

光学涡旋晶格(OVL)已经被成功应用于玻色-爱因斯坦凝聚、微粒囚禁等光学前沿领域。与涡旋光束中轨道角动量（OAM）可以自由调节不同，OVL中每个涡旋格点的拓扑荷值m ≡ ±1，这使得OVL中的物理量OAM被雪藏，没有被开发利用。而这恰恰激发了研究人员的好奇心：为什么这类光学涡旋晶格m ≡ ±1？能否在保持OVL模式不变的前提下实现其拓扑荷值的任意翻倍？更进一步，翻倍后的OVL的物理量OAM能否发挥其作用？

针对这些问题，物理工程学院李新忠教授课题组首先利用相位展开图解技术阐释了OVL中m ≡ ±1的缘由；然后，利用“纯相位翻倍技术+自由曲线塑形技术”，实现了阶数高达51且模式可控的高阶OVL (HO-OVL)，分析了HO-OVL的能流和OAM分布特性；最后，利用OVL中的OAM首次实现了对酵母细胞的捕获及复杂运动操控。

该研究结果颠覆了人们对OVL中拓扑荷和OAM的传统认知，使得雪藏的物理量OAM再次被开发和利用，这为光学涡旋晶格的潜在应用开辟了广阔的空间，特别是在生物科学及生命科学领域的多微粒复杂运动的设计和操控。该论文的第一作者为硕士生朱刘昊同学，通讯作者为李新忠教授。

该工作一经发表就受到了国内外光学界的关注，近日被光学著名公众号“爱光学”在“前沿进展”栏目以“高阶光学涡旋晶格——轨道角动量的再开发”为题进行了重点宣传报道。（通讯员/李贺贺）

论文链接：https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2021-0139/html