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近日，裸聊直播光场调控与智能光子学团队在新型轨道角动量光束的设计、调控及其在光学捕获中的应用方面取得一系列突破性研究成果。团队先后在国际知名期刊《Chaos, Solitons and Fractals》和《Chinese Optics Letters》上分别发表了题为" Tunable OAM interaction between phase and intensity singularities"和" Tunable autofocus and unconventional OAM through dislocation in superimposed swallowtail vortex beams"的系列文章，后者被评为Chinese Optics Letters-2025年23卷第10期封面。

传统涡旋光束虽然携带轨道角动量，但是因相位奇点导致中心呈现“暗核”结构，限制了其在中心区域的粒子捕获能力。为突破这一限制，研究团队创新性地提出并实验验证了一种气旋式突变涡旋光束，通过将相位涡旋叠加于气旋式突变光束之上，实现了相位奇点与强度奇点之间的轨道角动量相互作用。进一步地，基于对高阶光学突变行为的深入研究，团队提出了错位叠加燕尾涡旋光束，该光束通过将多个燕尾突变光束沿不同方向错位叠加并引入涡旋相位，展现出独特的不对称自聚焦传播行为。

研究发现，通过调节气旋式突变涡旋光束的拓扑电荷数与叠加参数，可精确调控光束在焦点处中心亮斑的大小、强度及自聚焦距离。特别地，在满足特定条件时，光束不仅能在中心形成明亮的捕获光斑，还能利用旁瓣实现周围粒子的协同旋转。而错位叠加燕尾涡旋光束在正负拓扑荷下表现出明显不同的旋转与聚焦特性，其轨道角动量分布具有不对称性。在叠加数与拓扑荷满足特定关系时，光束能在传播过程中形成多个实心焦点，并保持非零轨道角动量。这些特性超越了传统涡旋光束的功能限制，为光学微操控提供了更高灵活性与性能，为多目标光学操控提供了新思路。

本研究从新型光场构建、传播机制解析与智能调控方法三个层面系统推进了结构光场与光学捕获技术的发展，深化了对光场物理机制的理解，也为生物细胞操控、微纳组装、光学成像、量子信息处理等前沿应用提供了新的光子学工具与解决方案。

图1 (a)不同拓扑电荷下光束半径R、自动聚焦长度f_z和峰值强度I的变化；(b)每个光子的总轨道角动量。

论文作者：刘舜禹（硕士生），唐晓莹（硕士生），刘娜娜（硕士生），梁焕朋（硕士生），张佩羽（硕士生），田璐（硕士生），洪佩龙（指导老师），任煜轩（指导老师），梁毅（通讯作者）。

论文链接：//doi.org/10.1016/j.chaos.2025.116590

图2 Chinese Optics Letters封面图示。封面展示出光束通过空间光调制器后生成的独特涡旋相位。

论文作者：唐晓莹（研究生），刘娜娜（通讯作者），刘舜禹（研究生），王 楠（研究生），蒋绍周（指导老师），任煜轩（指导老师），洪佩龙（通讯作者），梁 毅（通讯作者）。

论文链接：//doi.org/10.3788/COL202523.100005

工作得到了国家自然科学基金、广西自然科学基金等项目资助。