超表面时空动力学-非对称光子自旋轨道耦合

       人工微结构的超表面可以通过亚波长尺度的光-物质相互作用在空间上操纵光场，并在非线性光学和量子信息中的波前控制方面发现了巨大的应用价值。由于在时空上控制光波的特性，主动的超构表面引起了人们的极大关注。近来，通过引入光学频率的梳状光源，以无源配置展示了能够连续导光和时空重定向的频率梯度超构表面。这项开创性工作显然表明，利用入射光场的动力学特性，超构表面具有实现非平庸功能和奇特的光学时空现象的巨大潜力。 然而，目前仍然严重缺乏对超表面与时间相关的入射光之间的动力学相互作用的研究。

       近日，来自加中国科学院光电技术研究所的Xiangang Luo研究小组通过从理论上将激光混沌动力学引入到超构表面的领域，研究了超构表面的时空动力学。研究者利用随时间变化的光学混沌动力学和超表面的局部空间调节能力。具体而言，通过全介电金属元素与垂直腔表面发射激光器发出的混沌偏振光之间的不对称光子自旋轨道相互作用，证明了一种光学时空动力学的现象，称为矢量偏振光学混沌（VPOC）。VPOC具有在空间上不均匀的极化分布，具有动态变化的空间结构和极化奇点，而相应的强度序列在时间上是混沌的，具有最大的Lyapunov指数正值和有限的相关维数。该研究结果为时空光学动力学的超表面发展开辟了一条途径，并可能在时空光控制，自由空间安全光通信和光学混沌集成芯片中找到令人兴奋的应用。相关研究发表在杂志《Physical Review Research》上。（刘乐）

       文章链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.013215