記者日前從中（zhōng）科院光電（diàn）技術研究所（以下簡稱光電所）獲（huò）悉，在國家973項目“波的衍射極限關鍵科學問題（tí）”課（kè）題支持下，該所（suǒ）微細加工光學技術國家（jiā）重點（diǎn）實驗室在國際上首次（cì）研究證實（shí）：利用光子自旋—軌道角動量相互作用的物理原理，“懸鏈線”可（kě）以對光產生穩（wěn）定、可控的“扳（bān）手”作用。就是說用“懸鏈線”結構製造的光學器件，可不借助任何凹凸透鏡，僅在“二維”平麵（miàn）上便可實現光的折射（shè）、反射（shè），甚至讓光旋轉成任意姿（zī）態。

　　懸鏈線與拋物線、月牙線或（huò）者半圓線不同，是一條兩端固定（dìng）的鏈條在（zài）重力（lì）作用下彎曲形成的曲線。它在生（shēng）活中隨處可見，橋梁懸索、架空電纜、街道護欄鐵鏈等都是懸鏈線結構。

　　科（kē）學家們發現，在諸多形（xíng）式的懸鏈線中（zhōng）有一種“等強度懸鏈線（xiàn）”可以保持結構在不同位置受力一致。那麽，它施加到光上的“力”是否也一致呢？在這種奇特（tè）的力學特性啟發下，光電所團隊用粒子束在厚度（dù）僅百納米的平麵金屬薄膜表麵，刻下納米尺寸的“亞波（bō）長懸鏈線”連續結構，並證實了刻（kè）有這種懸鏈線“花瓣”的金屬膜，在光束照射後，可產生穩定可控的折射、反射等光學現象。

　　該團隊負責人楊磊磊介紹說（shuō），傳統意義上光的（de）折射、反射等相位變化，是（shì）由於（yú）透鏡不同厚度產生，而厚度均（jun1）勻的平麵透鏡不（bú）會產生光的相位變化。此次科（kē）學新發現，意（yì）味著（zhe）利用“懸鏈線”構成的（de）超（chāo）薄納米結構，能夠在二維平麵內實現對光的連（lián）續調控。

　　“如果把光比喻成行進的列車，過去的凹凸透鏡如同（tóng）依靠彎曲的軌道調整列車（chē）運行，而現在（zài）僅需扳動懸鏈線這個鐵道岔口的‘扳手’，便可改變列車的前（qián）進（jìn）方向。”楊磊磊介紹說，為進一步（bù）確認懸鏈線的“光學扳（bān）手”作用，研究團隊（duì）還在平麵金屬薄膜上嚐試刻製出不同形狀的懸鏈線“版畫”，並通過一種“花瓣狀”的圓形排（pái）列陣列，產生了攜帶完（wán）美軌道角動量，呈螺旋式前進的“光漩渦”。而此前研（yán）究中，科學家（jiā）們還曾將月牙形、拋物（wù）線形結構刻製在平麵上觀察光的折射、反射，結果（guǒ）證（zhèng）實僅有“等強度懸鏈線結構”具有穩（wěn）定的光學相位變化。

　　“傳統光學元件其厚度遠大於波長，這就是為何天文望遠鏡、相機鏡頭需要不（bú）同大小的鏡頭組。但懸鏈線光學器件，可通過操作納（nà）米級超薄結構的平移、縮放、旋轉（zhuǎn）等（děng），實現光的相位變化，其厚度遠小於波長。”楊磊（lěi）磊介紹說，未來（lái）基於懸鏈線（xiàn）構建的新型光（guāng）學元器件，具有輕薄的特點，可廣泛應用於飛行器、衛星等空（kōng）間探測領（lǐng）域，手機（jī）、相機（jī）鏡頭等（děng）成像領域。

　　而這個（gè）受（shòu）自然現象啟迪的美妙（miào）光學發現，在電磁學、光通訊領（lǐng）域也讓人充滿遐想（xiǎng）。楊磊磊說，按照光子（zǐ）自（zì）旋—軌道角動量相互作用的原理，懸鏈線還可拓展到包括微波、太（tài）赫茲（zī）、紅外（wài）、可見（jiàn）光在內的大部分頻譜範圍，廣泛用於各種電磁器件（jiàn）；而采用（yòng）懸鏈線結構的光（guāng）通信器件，可在同一波長上傳輸多路信號，提高光通信的頻譜利用率，大大增加光通信（xìn）的信息傳輸（shū）量（liàng）。

　　上（shàng）述研究成果在美（měi）國科學促進會創（chuàng）辦的最新期刊《科學進步》上發表後，受到了國際光學界的（de）廣泛關注。《中國科學》對其點評（píng）認為，這（zhè）一發現的證實，“證明了納米懸鏈線可用於構建超薄、輕（qīng）量化的光學器件，有望成為下一代集成光子學的核心”。