航空航天学院杨元杰在Physical Review Letters上发表论文

文:胡黎黎 图:杨元杰 / 来源:航空航天学院 / 2017-09-07 / 点击量:5528

日前,物理类国际顶级期刊Physical Review Letters(PRL)刊登了我校航空航天学院杨元杰副研究员撰写的题为“Orbital-Angular-Momentum Mode Selection by Rotationally Symmetric Superposition of Chiral States with Application to Electron Vortex Beams”的研究成果。论文由杨元杰和英国约克大学Babiker教授和Yuan教授等合作完成,杨元杰为论文第一作者,Yuan教授为通讯作者,电子科技大学为第二署名单位。

涡旋是广泛存在于自然界的一种常见现象,比如我们日常生活中的见到的水漩涡和龙卷风等。近年来,涡旋光束引起了世界各国科学家的广泛关注。特别是涡旋光束的每个光子可以携带约化普朗克常数整数倍的轨道角动量,使其在量子通信、空间光通信和光学显微操控等领域有着巨大的应用前景。 截止目前,国际上提出很多产生涡旋光束的方法。在对比研究这些方法的时候,杨元杰发现了一种非常有趣的现象,就是很多方法都用到了旋转对称的结构。以前的每个文献都是对他们提出的方法本身进行了详细的描述,报道了是怎么做的,而没有解释为什么那样的结构可以产生特定的涡旋光束。杨元杰副研究员通过深入的研究分析和严密的数学公式推导,发现了隐藏于这类现象背后的一个共同的物理规律——轨道角动量选模原理。

利用该原理,不仅可以成功解释目前文献中报道的很多实验现象,更能指导进行特殊的实验设计。最近几年,涡旋电子束也成为国际上的一个研究热点,但是目前的方法都是只能产生具有简单空间结构的涡旋电子束,而具有特殊空间结构的涡旋电子束在磁性材料学等领域有着重要的应用价值。杨元杰副研究员利用自己提出的这个选模原理,成功设计了能够产生复合涡旋电子束的电子筛,并且在实验上首次得到了具有三重简并结构(拓扑荷数分别为-11, 44和-55)的复合涡旋电子束,如下图所示。

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《Physical Review Letters》是国际公认的顶级期刊,主要刊登国际上物理领域的重大理论创新或实验发现。该刊物最新影响因子为8.462,在中科院JCR分区中为1区Top期刊。此前我校刘盛纲院士、祖小涛教授和邱琪教授等几个研究团队也都在该期刊上发表过高水平论文。

此外,近期杨元杰副研究员在国际顶级期刊Science上以第二作者身份发表了题为“Vortex generation reaches a new plateau”的论文。近年来,他在涡旋光束和涡旋电子束领域发表了包括Science, PRL, New Journal of Physics, Optics Letters在内的学术论文近30篇。其中有3个理论研究成果在发表论文后被来自美国、英国和中国的4个国际知名研究团队独立开展实验并得以证明。

航空航天学院表示,该项研究是杨元杰副研究员的国际合作团队的一项重要研究成果。该论文被PRL的审稿专家评价为“a significant piece of science”,高度肯定了该项研究成果的重要性和科学意义。杨元杰副研究员近年来在科研上的成长和进步,体现了航空航天学院人才培养战略的成效。航空航天学院坚持“充分发挥主观能动性,创造条件做事业”、“把青年教师‘放出去,收回来’”等人才培养战略,坚持内部培养与外部引进并重,充分发现和挖掘现有人才的特长,给人才提供宽松的成长环境,尊重人才成长规律,对人才充分信任,帮助人才快速成长。

 

  相关论文链接:

  https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.094802

  http://science.sciencemag.org/content/357/6352/645

  http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/15/11/113053/meta

  https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-37-23-4949

  https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-38-24-5418


编辑:罗莎  / 审核:林坤  / 发布者:一戈