近日，南开大学物理科学学院本科生在自加速光场领域取得重要阶段性成果。他们首次在实验上实现了大角度弯曲传输的三维自加速光场。
自加速光场可在自由空间中弯曲传输，这在光学操控、超分辨成像、非线性光学等方面引起了独特应用。非傍轴条件下的自加速光场具有更大的弯曲程度，在应用中表现出更好的优势。目前实验只报道了二维非傍轴自加速光场（只在一个横向维度上局域，而在另一横向维度上延伸），其光束能量分散，峰值强度较低。理论上早已提出三维非傍轴自加速光场，但是实验观测面临两方面的困难：一是不同于二维情形，三维情形除了对光场实施相位调制，同时还需振幅调制,这增加了实验难度；二是通常使用高数值孔径的物镜来实现非傍轴条件，这会引入不必要的球差。
李龙兴等克服了上述困难，利用同一模板同时编码了相位、振幅以及球差矫正的信息，实现了在抛物线、长球面以及扁球面坐标系中对应的三维自加速光束（见图一）。这些光束有望用于新式光学操控，而相应的实验方法有望拓展用于其它新颖微尺度光场的生成。该成果发表在《Optics Express》上，题为“Experimental observation of three-dimensional non-paraxial accelerating beams”。本科生李龙兴及姜洋为共同第一作者，本科生姜朋佐为第二作者，指导老师为胡毅副教授。本工作得到了国家自然科学基金，国家重点研究开发计划,中国111计划以及国家级大学生创新创业训练计划的资助。
图1 实验观测的三维非傍轴自加速光场（左）及其相应数值模拟（右）
