中国科研团队开发出一种利用范德华材料生成光学涡旋的新方法，该技术有望提升光通信系统的数据传输能力。研究成果已发表于《光：科学与应用》期刊。

光学涡旋是一种具有螺旋波前的特殊光束，能够携带轨道角动量，为光通信提供额外的信息编码维度。传统光学涡旋发生器依赖复杂制备工艺或体积较大的晶体，而新方法采用层状结构的范德华材料，通过其天然光学特性实现对光场的调控。

研究团队使用六方氮化硼和二硫化钼两种范德华材料进行实验。当圆偏振光穿过这些超薄材料时，材料内部的双折射特性使光束发生自旋翻转并形成螺旋波前，从而产生光学涡旋。实验表明，厚度仅8微米的六方氮化硼和320纳米的二硫化钼样品都能有效生成光学涡旋光束，能量转换效率接近50%。

该研究第一作者表示："范德华材料为操控光子提供了新平台，其层间范德华力既保证结构稳定性，又便于制备异质结构。"这种光学涡旋生成技术无需复杂的纳米加工工艺，在微纳尺度上实现了高效的光场调控。

光学涡旋技术可显著提升光通信系统的信道容量。由于不同拓扑荷数的光学涡旋相互正交，可在同一波长下实现多路信号并行传输。研究人员通过计算机模拟证实，通过优化入射光束波形可进一步提升涡旋转换效率。

目前团队正致力于提高系统与现有通信技术的兼容性，探索将光学涡旋发生器集成到微型光学系统中的方案。这项技术在未来卫星通信和高速数据传输领域具有应用潜力。

更多信息： Jaegang Jo 等人，范德华材料中的自旋轨道耦合用于光涡旋生成，《光：科学与应用》(2025 年)。期刊信息： 光：科学与应用