中国海洋大学2006级物理学本科专业、2012届光学工程硕士专业毕业生任浩然日前以第一作者身份在Science杂志上发表题为On-chip Noninterference Angularmomentum Multiplexing of Broadband Light的文章（DOI: 10.1126/science.aaf1112）。
文章介绍了首次利用光学芯片实现纳米尺度下对光子角动量的操控，这是光信息技术领域的一次突破，其提供的全新光子角动量编码技术有望应用在超快速光通信、超高清显示、超安全信息加密、超高效量子通信及量子计算等各个领域。
光通信是一种以光波为传输载体的通信方式，其传输媒介通常包括自由空间和光学纤维。光通信通常利用光波特有的物理属性包括亮度、波长和偏振作为独立的光学维度进行信息的编码、传输和解码，已被广泛地应用于各种通信网络中，其在现代社会中通过电话、电视、互联网等通讯方式扮演着至关重要的角色。然而，随着信息时代的飞速发展，海量的信息和频繁的数据通讯不断地挑战着现有光纤通信技术，其面临承载巨大数据的压力，发展新型光通信技术已经势在必行。
光作为一种电磁波，其另一个物理本质是粒子。光子可以携带角动量，包括与圆偏振光相关的自旋角动量和与螺旋相位相关的轨道角动量。光子轨道角动量由于其携带的信息量在理论上不受限制，近年来在量子通信和光通讯等领域得到了广泛关注。然而，纳米尺度下对光子角动量进行信息编码及解码一直以来是一个世界性的难题，因为在自然界中很难找到相关的螺旋性结构对光子轨道角动量进行响应。
在澳大利亚科学院、澳大利亚技术科学与工程学院顾敏院士（皇家墨尔本理工大学终身杰出教授）的领导下，文章第一作者任浩然及其他团队成员利用特殊设计的纳米凹槽和纳米环结构，率先实现了纳米尺度下对光子角动量模式进行编码、传输和解码的新技术。此外，文章利用阵列原理还可成数量级地提高光通信处理速度。这项发明作为光信息技术领域的一项突破，为下一代超宽带、超大容量、超快速并行处理的光学通信奠定了基础，为即将到来的大数据工业革命提供了一个崭新的科技平台。
作者：任浩然
来源：青岛日报/青报网
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