清华大学何宏辉课题组合作提出可重构任意椭圆延迟器阵列助力高维光子操控

6月4日 随着光学成像、通信、计算与加密等前沿应用对光子调控精度提出更高要求，传统的液晶器件虽已实现固定输入可调相位与偏振，但受限于液晶分子（延迟器）轴向几何、延迟值与绝对相位等自由度，仍难以满足动态、复杂光场的实时调控需求。结构光的灵活调控和矢量光束的精准合成与测量，在工程学、材料学及生物医学成像等方向具有重要意义。

针对这一挑战，清华大学深圳国际研究生院生物医药与健康工程研究院（iBHE）何宏辉副研究员课题组与牛津大学合作，提出并实现了一种创新性的可重构任意椭圆延迟器阵列，该方法通过级联低功能性器件（如液晶空间光调制器与可变形反射镜）构建出“虚拟像素”，实现了对轴向几何、延迟值及绝对相位的物场全参数动态控制。该阵列打破了传统器件的功能局限，凭借其高度可编程性和动态调控能力，能够灵活切换为结构光生成器、偏振状态分析器或光学校正器，为未来光通信、先进偏振成像和自适应光学系统提供了通用化解决方案，应用前景广阔。

可重构任意椭圆延迟器阵列：光产生、光测量、光校准

研究团队首次在自由空间中成功生成并观测到光学斯格明子袋，并创新性地提出了一套动态偏振测量方案，已在组织病理成像与文物材料分析中展现出出色的精度和实用性。同时，团队构建了全偏振自适应光学校正平台，为未来复杂光场的合成、识别与校准提供了完整的技术链条。

相关研究成果以“一种基于可重构任意延迟器阵列的复杂结构物”（A reconfigurable arbitrary retarder array as complex structured matter）为题，于5月27日发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。

牛津大学教授何超（清华大学深圳国际研究生院2013级生物医学工程专业硕士生），清华大学深圳国际研究生院2019级硕士生陈斌国，牛津大学博士生宋梓沛、马逸飞和博士后赵子墨为论文共同第一作者。何宏辉、何超、北京大学教授罗琳为论文通讯作者。

研究同时得到新加坡工程院院士仇成伟教授、南非科学院院士安德鲁·福布斯（Andrew Forbes）教授、牛津大学光电主席马丁·布斯（Martin Booth）教授、牛津大学工程系副系主任史蒂芬·莫里斯（Stephen Morris）教授等学者的支持。

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