记者7月14日从哈尔滨工业大学（深圳）获悉，该校宋清海、肖淑敏教授科研团队在激光技术领域取得重要突破，成功攻克了传统激光模斑形状、偏振、角动量受限的技术瓶颈，创新性开发出可自由调控发射波前的新型激光光源。相关研究成果于近日发表在《自然》上。

该成果实现了激光波前形态的自由调控，开创性地推动了激光技术从“固定模斑”向“自由定制”的跨越，大幅提升了激光在通信、计算、感知、成像等领域的应用潜力。

具有任意发射波前的单层超表面激光系统。科研团队供图

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据悉，科研团队提出新型超表面激光系统，其核心结构为具有偏心孔洞的氮化硅纳米柱，呈正方晶格排列。

其中，偏心孔洞的转动将使每个氮化硅纳米柱中的局部电偶极矩及其辐射的偏振方向旋转，从而引入几何相位。由于该几何相位与激光谐振模式的动力学相位解耦，因此激光发射波前则完全由各纳米柱中的孔洞旋转角度决定。

根据上述机制，研究团队设计和制备出具有不同几何相位分布的超表面激光器，并验证激光输出可具有不同的发射波前。

实验中，激光光束形状可人为调整为聚焦光斑、焦线、涡旋光束甚至全息图案。此外，该新型激光器还具有极低的散斑噪声。

另悉，该研究将传统“激光+光学”架构压缩为单层纳米光子结构，并在全息领域首次实现消除散斑噪声而不影响图像质量，这一突破有望重新定义相干光源的生成与应用方式，其物理概念和技术方案可在未来进一步扩展至其他纳米光子器件。