南大副校长提出新型液晶几何相位器件，突破传统胆甾相液晶的局限 “这篇工作展示了一种崭新的

“这篇工作展示了一种崭新的胆甾相液晶几何相位器件““这是一个非常创新的想法，无论是在基础物理、还是应用方面，都是非常有意思的工作” 。对于南京大学现代工程与应用科学学院陆延青教授和陈鹏副教授团队发在Light:Science&Applications的新论文，审稿人一并肯定了其学术价值和应用价值。

文章图片
【南大副校长提出新型液晶几何相位器件，突破传统胆甾相液晶的局限】图|从左至右：陈鹏副教授（通讯作者）；陆延青教授（通讯作者）；朱琳（第一作者）（来源：资料图）
概括来说，他们提出了一种新的光学调控手段、新的技术平台，任何涉及到光学调控的地方，都可能有用武之地。
据悉，胆甾相液晶是一种热门的液晶态材料。在该研究中，为突破胆甾相液晶偏振依赖的几何相位调制局限，该团队提出一种双手性共存的液晶几何相位器件（图1c）。借鉴前人的相关工作，他们通过引入具备良好兼容性的液晶聚合物网络体系，实现了双手性共存的液晶超结构，这种超结构能同时反射正交圆偏振光。
进一步地，课题组利用双手性共存超结构的表面液晶局域排列，实现共轭几何相位的精准控制。他们又分别设计了较为经典和新颖复杂的液晶取向图案，成功验证了该器件的可行性和复杂几何相位的调制能力。
据介绍，经过双手性共存超结构反射的相反圆偏振光，会携带共轭的几何相位信息，并在实验中产生了涡旋光束、矢量偏振光束及其阵列。
该团队表示：“双手性共存的液晶几何相位器件的提出，突破了传统胆甾相液晶单手性几何相位调制的局限，为手性软物质光子材料及其应用的发展提供了新思路，可以预见这样的偏振信息和几何相位信息的叠加，有望带来更多有趣的现象和新颖的光学功能。 ”
在应用价值上，该工作突破了传统胆甾相液晶只能调制单旋性圆偏振光的局限，加深了人们对于几何相位和偏振光学的认知，促进了手性软光子材料及其光学应用，进一步推动了先进液晶光学器件的发展。
由于液晶材料的多外场刺激响应、以及几何相位光学的不断深入研究，在虚拟现实/增强现实方面，液晶平面光学元器件也会成为一个强有力的选择。此外，鉴于胆甾相液晶的宽波段相位调制，工作波段覆盖范围也比较广，因此有望用于波分复用的光通信领域。同时，考虑到该器件的全偏振反射，在一些需要偏振无依赖的场景也有潜在应用。
近日，相关论文以《基于相反手性共存超结构的几何相位反转》（Pancharatnam–Berryphasereversalviaopposite-chirality-coexistedsuperstructures）为题[1] ，发表在Light:Science&Applications（IF20.3）上。陆延青和陈鹏担任共同通讯作者，朱琳和徐春庭担任共同第一作者。

文章图片
图|相关论文（来源：Light:Science&Applications）
引人瞩目的液晶态材料：胆甾相液晶

文章图片
光作为信息传输的最佳载体之一，已在现代通讯中得到广泛应用。随着大数据时代的来临，信息量呈指数式增长，云计算、物联网、人工智能等新兴科技的发展，给数据获取、传输、处理和存储等带来了全新挑战。
本质上，任何光子技术都可被看作是对光的不同参量维度进行的多样化调控，比如频率、振幅、相位、偏振、轨道角动量等，借此实现光信息的按需处理。因此，光的多维度调控一直以来都是多学科交叉的重要方向。