单腔双光梳、光子自旋霍尔效应、弱磁场高响应探测等前沿方向 | Photonics Research推荐合集

单个异步矢量孤子光纤激光器中的可调谐双梳光谱学

双光梳光谱技术是一种快速、高分辨率的光谱测量方法，实现双光梳的可调谐是拓展其应用能力的关键。在单腔双光梳系统中，由于异步脉冲传输的物理路径完全相同，实现宽范围调谐较为困难。北京航空航天大学付博副教授团队利用偏振复用机制，在基于三合一光纤集成器件的激光器中实现了可调谐单腔双光梳光谱，重复频率差调谐范围为198~3940 Hz，是目前同类双光梳的最宽范围。同时，载波包络偏移频率差实现了约8.7 MHz可调范围。研究表明，随着异步脉冲特性发生显著变化，重复频率差的抖动减少，测量精度得到提升。该工作不仅有助于理解单腔双光梳异步脉冲之间的相互作用，也为溯源单腔双光梳光谱测量误差提供了重要参考。

论文标题：Tunable dual-comb spectroscopy in a single asynchronous vector soliton fiber laser

可调谐光子自旋霍尔效应的位错莫尔型Pancharatnam–Berry相元

河南师范大学刘玉芳、于坤教授团队与西北工业大学赵建林、刘圣教授团队联合提出了一种名为“位错莫尔型Pancharatnam–Berry（PB）相位元件”的新型光学器件，成功实现了对光子自旋霍尔效应（Photonic Spin Hall Effect，PSHE）的灵活、动态调控，为自旋光子学开辟了新方向。该研究团队创新性地将两个PB相位元件堆叠，并通过横向错位来动态调控PB相位。实验表明，这种元件能产生与错位量成正比的径向相位梯度，从而在无衍射贝塞尔光束中诱导出可渐进增强或稳定维持的自旋分离。更有趣的是，该团队构建了一个三维可编程的“PSHE时钟”——两束不同自旋的光沿螺旋路径以不同速度和半径旋转，在目标平面上指向不同方向，如同钟表的时针与分针；此外，该元件还能实现边缘检测的取向与宽度独立调控。该研究首次将“错位”引入为自旋光学调控的新自由度，为可调谐自旋光子器件、超分辨成像与光信息处理提供了全新思路。

论文标题：Dislocated moiré-type Pancharatnam–Berry phase elements enabling the tunable photonic spin Hall effect

光子自旋霍尔全息术

湖南大学罗海陆教授团队提出了一种简单、低成本且稳定的光子自旋霍尔全息术（PSHH）技术，用于高精度重建光场的振幅与相位。该方法利用光子自旋霍尔效应在折射率梯度界面处产生偏振依赖的波形畸变，通过可调偏振分析器实现光学差分操作，将振幅和相位信息以导数的形式编码到强度分布中，从而避免相位缠绕问题。通过自旋相关的几何相梯度构建微分算符，并结合偏振干涉效应，实现了振幅与相位梯度的独立捕获。最后，采用Frankot-Chellappa算法对梯度场进行积分重建，完成复杂光场的全息成像。为了验证所提方法的可靠性与准确性，该研究对复振幅靶、相位靶、透镜以及生物细胞等样品进行了测量，并开展了系统的误差分析。实验结果表明，该方法能够有效解耦相位与振幅信息，实现较高精度的全息重建，在生物科学与光学计算成像领域展现出重要的应用前景。

论文标题：Photonic spin-Hall holography

基于准同步光电振荡器的响应增强型磁场传感

弱磁场测量在矿产勘探、生物医学及精密感知等领域具有重要意义。近年来，基于光电振荡器（OEO）的磁场传感、通过优化传感单元或采用环路游标效应等方式已实现响应增强，但仍普遍面临系统复杂度高以及弱磁场响应能力受限等问题。针对这些问题，北京交通大学王目光教授团队提出一种准同步OEO磁场传感方案，通过使射频源与OEO工作在同步边缘的准同步状态，利用耦合振荡系统对微弱频率变化产生平方根放大效应，实现磁场响应度增强。相较传统独立OEO方案，该系统在弱磁场区域响应增强最高达到6.7倍，采用二次谐波解调后进一步提升13.4倍。此外，磁场分辨率由0.558 mT提升至14.48 μT，提升38.5倍。该方案无需引入复杂增敏结构，为弱磁场高响应探测提供了一种简单、可扩展的新路径。

论文标题：Responsivity-enhanced magnetic field sensing with a quasi-synchronized optoelectronic oscillator