記（jì）者日前（qián）從中科院光電技（jì）術（shù）研究所（以下簡稱光電（diàn）所）獲（huò）悉，在國家973項目“波的衍射極限關鍵科學問題”課題支持下（xià），該（gāi）所微細加工光學（xué）技術國家重點實驗室在國際上首次研究證實：利用光子自（zì）旋—軌道角動量相互作用的物理原理，“懸鏈線（xiàn）”可以對光產生穩定、可控的“扳手”作用。就是說用“懸鏈線”結構製造的光學器件，可不借助任何凹凸透鏡，僅在“二維”平（píng）麵上便可實現（xiàn）光的折射、反射，甚（shèn）至（zhì）讓光旋轉成任意姿態。

　　懸鏈線與拋物線、月牙線或者半圓（yuán）線不同，是（shì）一條（tiáo）兩端（duān）固（gù）定的鏈條在重力作用下（xià）彎曲形成的（de）曲線。它在生活中隨處可見，橋梁懸（xuán）索、架空電纜、街道護欄鐵鏈等都是懸鏈線結構。

　　科學家們發現，在諸多形式的懸鏈線中有一種“等強度懸鏈線”可以保持結構在不同位置受力一致。那麽（me），它施加到光上的“力”是否也一致呢？在這種奇特的力學特性啟發下，光電所團隊用粒子束在厚度僅百納米的平麵金屬（shǔ）薄膜表麵，刻下（xià）納米尺寸的“亞波長懸鏈線”連續結構，並證實（shí）了刻有這種懸鏈線“花瓣”的金（jīn）屬膜，在光束（shù）照射後，可產（chǎn）生穩定可控的折射、反射等光學現象。

　　該團隊（duì）負責人楊磊磊介（jiè）紹說（shuō），傳統意義上光的折射、反射等相位變化，是（shì）由於透鏡不（bú）同厚度產生，而厚度均（jun1）勻的平麵透（tòu）鏡（jìng）不會產（chǎn）生光的相位變化。此次科學新發現，意（yì）味（wèi）著利用“懸鏈線”構成的超薄納米結構，能夠在二維平麵內實現對光的（de）連續調控。

　　“如果把光比喻成行進的列車，過去的凹凸透鏡如同依靠彎曲的軌道調（diào）整列車運行，而現在僅需扳動懸鏈線這個鐵道岔（chà）口的（de）‘扳手’，便可改（gǎi）變列車的前（qián）進方向。”楊磊磊介紹說，為進一步（bù）確認懸鏈線（xiàn）的“光學扳手”作用，研究團隊還在平麵金屬薄膜上嚐試刻製出不同形狀的懸鏈線“版畫”，並（bìng）通過一種“花瓣狀”的圓形排列（liè）陣列，產生了攜帶完美軌道角動量，呈螺（luó）旋式前進的“光（guāng）漩渦”。而此前研究中，科（kē）學家（jiā）們還曾（céng）將月牙形、拋物（wù）線形結（jié）構刻製在平麵上觀（guān）察光的折射、反射，結果（guǒ）證實僅有“等強度懸鏈線結構”具有穩定的光學相（xiàng）位變（biàn）化。

　　“傳（chuán）統光學（xué）元件其厚度遠大於波長，這（zhè）就是為何天文（wén）望遠鏡、相機鏡頭需（xū）要不同大小的鏡頭組。但懸鏈（liàn）線（xiàn）光學器件（jiàn），可通過操作納米（mǐ）級超薄結構的平移、縮放、旋轉等，實現光的相位變化，其厚度遠小於波長。”楊磊磊介紹說（shuō），未來基於懸鏈線構建的新型光學元（yuán）器件，具有輕薄的特點，可（kě）廣泛應用於飛行器、衛星（xīng）等空間探測領域，手機、相機鏡頭等成像領域。

　　而這個受自然現象啟迪的美妙光學（xué）發現，在電（diàn）磁學、光通訊領域（yù）也讓人充滿遐想。楊磊磊說，按照光子自（zì）旋（xuán）—軌道角動量相互作用的（de）原理，懸鏈線還可拓展到（dào）包括微（wēi）波（bō）、太赫茲、紅外、可見光在內的（de）大部分頻譜範圍，廣泛用於各種電磁器（qì）件；而采用懸鏈線結構的光（guāng）通信器件，可在同一波長上傳輸多路信號，提高光通信的（de）頻譜利用率，大（dà）大增加光通信（xìn）的信息傳輸量。

　　上述研究成果在美國科學促進會創辦的最新期（qī）刊《科（kē）學進步》上發表後，受（shòu）到了國際光學界的廣泛關注。《中國科學》對（duì）其點評認為，這一發（fā）現的證實（shí），“證明了納米懸鏈線可用於構建超薄、輕量化的光（guāng）學器件，有（yǒu）望成為下一代集成光子學的核心”。