墨尔本大学研发低成本超薄材料生成光学漩涡，助力高速通信技术突破
澳大利亚墨尔本，2025年9月2日—在光学领域，光学漩涡通过让光束穿透特定材料形成扭转结构，相较于普通光束，其能更高效地传输互联网信息，并实现超高安全性通信，在信息传输领域具有显著应用潜力。
当前，光学漩涡生成器的制备存在明显局限：要么依赖成本高昂且工艺复杂的制造技术，要么需借助体积庞大的晶体。对此，墨尔本大学的一支研究团队发现了一种利用低成本超薄材料生成光学漩涡的新方法，为该技术的规模化应用提供了新思路。
该团队所采用的范德华（vdW）材料，由借助范德华力紧密结合的薄层构成。范德华力作为一种分子间作用力，其特性使得蜘蛛能够在天花板上行走而不坠落——该作用力强度适中，既能确保材料各薄层紧密结合，又可在需要时轻松将其剥离并重新排布。
值得关注的是，该团队开发的光学漩涡生成方法无需依赖纳米制造工艺，而是利用范德华材料本身固有的光学特性，对光束形态进行调控并使其顺利穿透材料。研究团队通过实验发现，当圆偏振光入射至超薄范德华晶体时，其自旋方向会发生翻转，同时获得螺旋状扭曲，进而转化为光学漩涡。这一现象的成因在于，范德华材料会依据光束的入射角度与偏振状态，以不同速率减缓光的传播速度，而这一特性被称为“双折射”。目前，该团队已通过两种常见的范德华材料——六方氮化硼（hBN）与二硫化钼（MoS₂）——对上述双折射特性及光学漩涡生成效果进行了验证。
实验过程中，研究团队通过向上述范德华材料发射激光束，成功生成了形态明确的光学漩涡光束。即便在厚度仅为8微米的hBN样品与320纳米厚的MoS₂样品中，该生成效果依然稳定实现。从效率来看，该方法表现突出，可将近半数入射光转化为具有螺旋结构的光学漩涡光束。此外，计算机模拟结果显示，通过进一步调整入射至材料的光束形态，研究人员有望大幅提升这一光转换效率。
鉴于光学漩涡具有独特的螺旋结构，此项研究或将对高速通信领域产生重要影响——其不仅能为信息编码提供全新维度，还可推动通信容量与安全性的双重提升。从应用前景来看，该研究成果有望催生体积更小、成本更低、可扩展性更强的光学设备，此类设备未来可广泛集成至地面通信系统与卫星通信系统等各类通信场景中。
未来，研究团队的工作将重点围绕三方面展开：一是持续优化技术方案，提升光的转换效率；二是开展兼容性研究，确保该系统可与现有通信技术无缝对接；三是探索整合路径，推动该技术与更大规模光学系统的融合应用。
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