由于光場超快的時間特性，利用光學調制對光場進行直接的時空調控是幾乎不可能的。于是，傳統調控方法利用超快光場的寬光譜特性以及光場的時域與頻域間內在物理關聯，通過頻域調控結合時-頻變換的方法對超快光場進行時空復合調控。其典型的設計是基于光柵對+4f成像系統，通過在其譜面施加振幅/相位調制獲取不同的時空耦合光場。然而這種手段存在光譜分辨低、衍射色散效應、調控延時小等一系列的缺陷。為此，研究團隊提出了一種針對超快光場時空耦合調控的新機制：通過引入空間相關的時間延遲結合二維空間幾何變化直接實現光場的時空調控。為證實新機制的有效性，團隊進一步設計了實現這種機制的技術方案。通過該方案，實驗上獲得了振幅/相位同時具有渦旋分布的時空耦合光場（簡稱為光彈簧）。這種光彈簧十年以前就在理論上提出了，但迄今未見實驗報道。它在頻率域具有寬帶光譜拓撲荷，而在時域則具有常數的拓撲荷。這些特性使得它在激光等離子動力學、信息編碼、激光驅動電子加速、渦旋太赫茲脈沖產生等方面具有誘人的應用前景。未來，基于這種調控機制，通過調控空間相關的時間延遲和二維空間幾何組合就可以得到不同時空耦合的超快光場。相關成果發表在Nature Communications上，深圳大學林慶剛博士、之江實驗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，深圳大學為第一完成單位。

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

（來源 深圳大學物理與光電工程學院）