記者日前從中科院光電技術研究（jiū）所（以下簡稱光電所）獲悉，在國家973項目“波的衍射極限關鍵科學問題”課（kè）題支（zhī）持（chí）下，該所微細加工光（guāng）學（xué）技術國家重點實驗室在國際上首次研究證（zhèng）實：利用光子自旋—軌道角動量相互作用的物理原理，“懸（xuán）鏈線”可以（yǐ）對光產生穩定、可控的“扳手”作用。就是說用“懸鏈線”結構製造的光學器件（jiàn），可不借助任何凹凸透鏡，僅在“二維”平麵上便可實現光（guāng）的折射、反射，甚至讓光旋轉成任（rèn）意姿態。

　　懸鏈線與拋物線、月（yuè）牙線或者半圓線不同，是一條（tiáo）兩端固定（dìng）的鏈（liàn）條在（zài）重力作用下彎曲形成的曲線。它在生活中隨處可見，橋梁懸索、架空電纜、街道護（hù）欄鐵鏈等都是懸鏈線結構。

　　科學家們發現，在諸多形式的懸鏈線中有一種“等強度懸鏈線”可以保持結構在（zài）不同（tóng）位置受力（lì）一致。那（nà）麽，它施加到光（guāng）上的“力”是否也一（yī）致呢？在這（zhè）種（zhǒng）奇特的（de）力學特性啟發（fā）下，光電所團隊用粒子束在厚度僅百納米的平麵金（jīn）屬薄膜表麵，刻下納米尺寸的“亞波長（zhǎng）懸鏈線”連續結（jié）構，並證實了刻（kè）有這種懸鏈線“花瓣”的金屬膜，在光束照（zhào）射（shè）後，可產生穩定可（kě）控的折射、反射等光學現象。

　　該團隊負責人楊磊磊介（jiè）紹說，傳統（tǒng）意義上光的折射、反（fǎn）射（shè）等相位變化，是由於透（tòu）鏡不同厚度產生，而厚度均勻的平麵透鏡不會產生光的相位變化。此次科學（xué）新發現，意味著利用“懸（xuán）鏈線”構成的超薄（báo）納（nà）米結構，能夠在二維（wéi）平麵內實現對光的連續調控。

　　“如果把光比喻成行進（jìn）的列車，過去的（de）凹凸透鏡如（rú）同依靠彎曲的軌道調整列車運行，而現在僅需扳動懸鏈線（xiàn）這個（gè）鐵道岔口的‘扳手（shǒu）’，便可改變列（liè）車的前進方向。”楊磊磊介（jiè）紹說，為進一（yī）步確認（rèn）懸鏈線的“光學扳手”作用，研究團隊還在平麵金屬薄膜上嚐試刻製（zhì）出不（bú）同形狀（zhuàng）的懸鏈線“版畫”，並（bìng）通過一種“花瓣狀（zhuàng）”的圓形排列陣列（liè），產生（shēng）了攜帶完美軌道角動量（liàng），呈螺旋式前進的“光漩渦”。而（ér）此前研究中，科學家們還曾將月牙形、拋物線形結構（gòu）刻製在平麵上觀察光的折射、反射（shè），結果證實（shí）僅有“等強度懸鏈線結（jié）構”具有穩定（dìng）的光學相位變化。

　　“傳（chuán）統光學元件（jiàn）其厚度遠大於（yú）波長，這（zhè）就是為何天（tiān）文望（wàng）遠鏡、相機（jī）鏡頭需（xū）要不同（tóng）大小的鏡頭組。但（dàn）懸鏈線光學器件，可通過操作納米級超薄結構的平移、縮放、旋（xuán）轉等，實現光的相位變化，其厚度遠小於波長。”楊磊磊介紹說，未來基於懸（xuán）鏈（liàn）線構建的新型光學元器件，具有輕（qīng）薄的特點，可廣泛應用於飛行器、衛星等（děng）空間探測領域，手機、相機鏡頭等成像領域。

　　而這個受自然現象啟（qǐ）迪的美妙光學發現，在電磁學、光通訊領域也讓人充滿遐想。楊（yáng）磊磊說，按照光子自旋—軌道角動量相互作用的原理，懸鏈線（xiàn）還可（kě）拓展到包括微波、太赫茲、紅外、可見光（guāng）在內（nèi）的（de）大部分頻譜範圍，廣泛用於（yú）各種電磁器件；而采用懸鏈線結構的光通信器件，可在同一波長上傳輸多路信號（hào），提高光通信的頻譜利用率，大大增（zēng）加光通信的信息傳輸量。

　　上述研究成果在美國（guó）科（kē）學促（cù）進會創辦的最新期刊《科學進步》上發表（biǎo）後，受到了國際（jì）光學界的廣泛關注。《中國科學》對其點（diǎn）評認為，這一發現的證實，“證明了納米懸鏈線可用於構建超薄、輕量（liàng）化的光學器件，有望成為下一代集成光子學（xué）的核心”。