最近，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院微納米工程實(shí)驗(yàn)室在利用調(diào)制光場(chǎng)加工三維微結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。他們通過渦旋光束與平面波同軸干涉形成三維螺旋光場(chǎng)，在各向同性材料中加工出具有扭臂截面的3D螺旋手性結(jié)構(gòu)。該成果以Three-dimensional chiral microstructures fabricated by structured optical vortices in isotropic material為題，發(fā)表在國際期刊《光：科學(xué)與應(yīng)用》（Light: Science & Application）[6, e17011 (2017); doi:10.1038/lsa.2017.11] 上。 9y^kb+  
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　　渦旋現(xiàn)象在自然界中很常見，如大氣渦旋（龍卷風(fēng)）、水漩渦、漩渦星系等。不同于常見光束的平面形式等相位面，渦旋光(Optical vortex)的等相位波前是螺旋的，并具有“炸油圈”形的光強(qiáng)分布。如同地球繞太陽旋轉(zhuǎn)一樣，渦旋光中的光子繞光軸旋轉(zhuǎn)，并攜帶軌道角動(dòng)量。自然界中的螺旋結(jié)構(gòu)如DNA、卷須、彈簧等都具有手性特征，而微尺度的手性結(jié)構(gòu)具有特殊的光學(xué)特性，在研究圓二色性和旋光色散等方面具有重要意義。然而，在微納尺度上高效率地加工手性結(jié)構(gòu)依然是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的課題。其中，利用攜帶軌道角動(dòng)量的渦旋光加工手性結(jié)構(gòu)在國際激光加工領(lǐng)域已經(jīng)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。已有報(bào)道將渦旋光的軌道角動(dòng)量傳遞到金屬表面加工出手性結(jié)構(gòu)，或在各向異性偏振敏感的偶氮苯聚合物中加工出扭臂狀浮雕圖案。然而，在更一般的材料如各向同性材料中，僅能典型地得到不具有手性特征的圓筒狀幾何結(jié)構(gòu)。 o3F|#op  
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　　該工作首次報(bào)道了在各向同性聚合物中，通過單次曝光快速加工得到可控手性結(jié)構(gòu)。研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)集成方位變化相位和等相位于一張全息圖中，通過加載在液晶空間光調(diào)制器上調(diào)制得到同軸干涉光束，從而避免搭建干涉光路的繁瑣工作。生成的同軸干涉光束再經(jīng)由高數(shù)值孔徑物鏡聚焦到各向同性聚合物中，得到微納尺度三維手性結(jié)構(gòu)。研究表明，手性結(jié)構(gòu)的截面扭臂圖案由干涉圖案形成，而沿光軸的手性特征由軌道角動(dòng)量決定。 TmYP_5g:  
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　　微納米工程實(shí)驗(yàn)室長期從事全息光場(chǎng)調(diào)制結(jié)合超快激光微納加工方面的研究，具有良好的工作基礎(chǔ)和積累，先后實(shí)現(xiàn)了基于空間光調(diào)制器的多焦點(diǎn)并行激光微器件加工、基于矢量光束的特殊結(jié)構(gòu)快速制造以及數(shù)字全息的算法優(yōu)化等。新的工作在各向同性聚合物中實(shí)現(xiàn)了一種快速、穩(wěn)定和易操作的加工手性結(jié)構(gòu)方法，可靈活控制扭臂數(shù)和旋向并保持~100 nm精度，同時(shí)這種光束調(diào)制技術(shù)也有望用于光鑷、光通訊等方面。 Xn/ n|[  
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　　論文第一作者是工程科學(xué)學(xué)院博士生倪勁成，中國科大教授吳東、副教授胡衍雷為論文通訊作者。這項(xiàng)工作得到了國家自然科學(xué)基金、中科院科研裝備研制項(xiàng)目和中國博士后科學(xué)基金等的資助。 W{A #]r l  
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　　論文鏈接：http://www.nature.com/lsa/journal/v6/n7/full/lsa201711a.html &]VQR2J}:  
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