由于光場(chǎng)超快的時(shí)間特性，利用光學(xué)調(diào)制對(duì)光場(chǎng)進(jìn)行直接的時(shí)空調(diào)控是幾乎不可能的。于是，傳統(tǒng)調(diào)控方法利用超快光場(chǎng)的寬光譜特性以及光場(chǎng)的時(shí)域與頻域間內(nèi)在物理關(guān)聯(lián)，通過(guò)頻域調(diào)控結(jié)合時(shí)-頻變換的方法對(duì)超快光場(chǎng)進(jìn)行時(shí)空復(fù)合調(diào)控。其典型的設(shè)計(jì)是基于光柵對(duì)+4f成像系統(tǒng)，通過(guò)在其譜面施加振幅/相位調(diào)制獲取不同的時(shí)空耦合光場(chǎng)。然而這種手段存在光譜分辨低、衍射色散效應(yīng)、調(diào)控延時(shí)小等一系列的缺陷。為此，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種針對(duì)超快光場(chǎng)時(shí)空耦合調(diào)控的新機(jī)制：通過(guò)引入空間相關(guān)的時(shí)間延遲結(jié)合二維空間幾何變化直接實(shí)現(xiàn)光場(chǎng)的時(shí)空調(diào)控。為證實(shí)新機(jī)制的有效性，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)這種機(jī)制的技術(shù)方案。通過(guò)該方案，實(shí)驗(yàn)上獲得了振幅/相位同時(shí)具有渦旋分布的時(shí)空耦合光場(chǎng)（簡(jiǎn)稱為光彈簧）。這種光彈簧十年以前就在理論上提出了，但迄今未見(jiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)道。它在頻率域具有寬帶光譜拓?fù)浜?，而在時(shí)域則具有常數(shù)的拓?fù)浜?。這些特性使得它在激光等離子動(dòng)力學(xué)、信息編碼、激光驅(qū)動(dòng)電子加速、渦旋太赫茲脈沖產(chǎn)生等方面具有誘人的應(yīng)用前景。未來(lái)，基于這種調(diào)控機(jī)制，通過(guò)調(diào)控空間相關(guān)的時(shí)間延遲和二維空間幾何組合就可以得到不同時(shí)空耦合的超快光場(chǎng)。相關(guān)成果發(fā)表在Nature Communications上，深圳大學(xué)林慶剛博士、之江實(shí)驗(yàn)室馮甫博士為共同第一作者，徐世祥教授、袁小聰教授為共同通訊作者，深圳大學(xué)為第一完成單位。

論文連接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-46802-x.pdf

（來(lái)源 深圳大學(xué)物理與光電工程學(xué)院）