螺旋相位板是一種特殊的光學(xué)元件，其一個(gè)表面被加工成類(lèi)似“螺旋斜坡”的形狀，中心最厚，邊緣最薄。當(dāng)常見(jiàn)的高斯光束（光斑呈亮斑）通過(guò)它時(shí)，會(huì)因?yàn)榘逶诓煌恢玫暮穸炔煌瑢?dǎo)致光線產(chǎn)生與方位角相關(guān)的相位延遲。其核心功能是將高斯光束轉(zhuǎn)換為渦旋光束，這種光束的波前呈螺旋狀，中心強(qiáng)度為零（一個(gè)暗核），并攜帶軌道角動(dòng)量。

主要特點(diǎn)

• 產(chǎn)生光學(xué)渦旋：核心功能是生成攜帶軌道角動(dòng)量（OAM）的渦旋光束，其拓?fù)浜蓴?shù)（m，表示螺旋的階數(shù)）由SPP的最大相位設(shè)計(jì)深度（通常為m×2π）決定。

• 相位調(diào)制：通過(guò)純粹的物理結(jié)構(gòu)（厚度變化）來(lái)實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制，原理直觀，不同于基于衍射的元件。

• 高轉(zhuǎn)換效率：對(duì)于設(shè)計(jì)波長(zhǎng)的激光，通常具有很高的能量轉(zhuǎn)換效率（>90%），大部分入射光能被轉(zhuǎn)換為所需的渦旋光束。

• 寬帶寬性：與液晶空間光調(diào)制器等電控器件相比，SPP是純被動(dòng)光學(xué)元件，工作時(shí)不需電源，性能穩(wěn)定，適用于高功率激光場(chǎng)景。

• 波長(zhǎng)敏感性：SPP的相位延遲量與波長(zhǎng)相關(guān)。一個(gè)針對(duì)特定波長(zhǎng)（如1064nm）設(shè)計(jì)的SPP，在其他波長(zhǎng)使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生不完美的渦旋光束，這既是缺點(diǎn)（需要定制）也是優(yōu)點(diǎn)（可用于濾波）。

• 加工難度：高拓?fù)浜蓴?shù)或極高精度的SPP的制造需要精密的納米加工技術(shù)（如電子束光刻、離子束刻蝕），成本較高。

應(yīng)用領(lǐng)域

• 光學(xué)微操縱 - "光學(xué)鑷子"與"光學(xué)扳手"

• 超分辨率顯微鏡（STED）

• 光學(xué)通信

• 材料加工

• 量子信息

• 成像與傳感

連續(xù)面形螺旋相位板相對(duì)于傳統(tǒng)的臺(tái)階狀元件極大提高了光的利用率，其典型應(yīng)用為將入射平行光轉(zhuǎn)換為帶角動(dòng)量的渦旋光，用于光攝、光子捕獲。本研究小組可以進(jìn)行各種拓?fù)潆姾蓴?shù)的螺旋相位板的制備，如下圖所示。