隨著光學(xué)成像、通信、計算與加密等前沿應(yīng)用對光子調(diào)控精度提出更高要求，傳統(tǒng)的液晶器件雖已實現(xiàn)固定輸入可調(diào)相位與偏振，但受限于液晶分子（延遲器）軸向幾何、延遲值與絕對相位等自由度，仍難以滿足動態(tài)、復(fù)雜光場的實時調(diào)控需求。結(jié)構(gòu)光的靈活調(diào)控和矢量光束的精準(zhǔn)合成與測量，在工程學(xué)、材料學(xué)及生物醫(yī)學(xué)成像等方向具有重要意義。

針對這一挑戰(zhàn)，清華大學(xué)深圳國際研究生院生物醫(yī)藥與健康工程研究院（iBHE）何宏輝副研究員課題組與牛津大學(xué)合作，提出并實現(xiàn)了一種創(chuàng)新性的可重構(gòu)任意橢圓延遲器陣列，該方法通過級聯(lián)低功能性器件（如液晶空間光調(diào)制器與可變形反射鏡）構(gòu)建出“虛擬像素”，實現(xiàn)了對軸向幾何、延遲值及絕對相位的物場全參數(shù)動態(tài)控制。該陣列打破了傳統(tǒng)器件的功能局限，憑借其高度可編程性和動態(tài)調(diào)控能力，能夠靈活切換為結(jié)構(gòu)光生成器、偏振狀態(tài)分析器或光學(xué)校正器，為未來光通信、先進偏振成像和自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)提供了通用化解決方案，應(yīng)用前景廣闊。

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可重構(gòu)任意橢圓延遲器陣列：光產(chǎn)生、光測量、光校準(zhǔn)

研究團隊首次在自由空間中成功生成并觀測到光學(xué)斯格明子袋，并創(chuàng)新性地提出了一套動態(tài)偏振測量方案，已在組織病理成像與文物材料分析中展現(xiàn)出出色的精度和實用性。同時，團隊構(gòu)建了全偏振自適應(yīng)光學(xué)校正平臺，為未來復(fù)雜光場的合成、識別與校準(zhǔn)提供了完整的技術(shù)鏈條。

相關(guān)研究成果以“一種基于可重構(gòu)任意延遲器陣列的復(fù)雜結(jié)構(gòu)物”（A reconfigurable arbitrary retarder array as complex structured matter）為題，于5月27日發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。

牛津大學(xué)教授何超（清華大學(xué)深圳國際研究生院2013級生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)碩士生），清華大學(xué)深圳國際研究生院2019級碩士生陳斌國，牛津大學(xué)博士生宋梓沛、馬逸飛和博士后趙子墨為論文共同第一作者。何宏輝、何超、北京大學(xué)教授羅琳為論文通訊作者。

研究同時得到新加坡工程院院士仇成偉教授、南非科學(xué)院院士安德魯·福布斯（Andrew Forbes）教授、牛津大學(xué)光電主席馬丁·布斯（Martin Booth）教授、牛津大學(xué)工程系副系主任史蒂芬·莫里斯（Stephen Morris）教授等學(xué)者的支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59846-4