（通讯员：梁益泽、魏金鑫、吕强）近日，新葡京澳门-澳门新葡京官网 超快光子学团队联合中国科学院西安光机所、华中科技大学提出了一种基于相干探测的矢量结构光束不可分性高效测量方法，该方法能显著降低测量的复杂度，这一重要研究成果以《Coherent detector for the non-separability measurement of vectorial structured light》为题发表在国际光学顶尖期刊《Light: Science & Applications》（Nature旗下期刊，影响因子：23.4）。新葡京澳门 超快光子学团队青年教师梁益泽为论文第一作者，新葡京澳门-澳门新葡京官网 计算成像团队席特立副教授、邵晓鹏教授和华中科技大学王健教授为共同通讯作者，新葡京澳门-澳门新葡京官网 为本工作的第一完成单位。

图1：矢量结构光束不可分性相干探测原理图

自由空间光通信具有大带宽、无需频谱授权、抗窃听等优势，被认为是解决“最后一公里”通信难题的有效途径。然而，大气湍流易造成光束强度和波前畸变，导致通信误码率升高甚至中断。研究表明，矢量结构光束的空间-偏振不可分性在大气湍流中具有传输不变性，为抗湍流通信提供了新思路——将信息编码于不可分性上，在接收端通过探测该参数实现解码。因此，快速、精准的不可分性探测技术成为该类系统的关键，其作用类似于传统光通信中的光电探测器。然而，现有探测方法多依赖多通道强度测量，需借助空间光调制器，数字微镜器件等昂贵笨重设备，存在时空复杂度高、效率低等问题。

图2：不同2阶矢量光束不可分性测量结果

针对上述挑战，研究团队创新性地提出一种基于相干探测的不可分性测量方案。该方法首次通过获取光束的完整复波前信息（振幅与相位），实现对不可分性的高效探测。具体流程包括：将矢量光场在两个自旋通道上分束，并与离轴参考光发生干涉，利用离轴数字全息技术重建两通道的复振幅分布；随后，在数字域完成模式层析分析，从而准确提取不可分性参数。实验验证表明，该方案不仅能高效测量不同单阶矢量结构光束的不可分性，还在50次重复测试中展现出优异的稳定性。此外，该方法还成功实现了对多模群叠加态中不同阶不可分性贡献的有效测量。

该相干探测方法仅需单次曝光，空间复杂度低，摆脱了对空间光调制器等昂贵元件的依赖，并能适用于矢量光束叠加态的测量，相较于传统方案具备多项独特优势。该研究成果不仅为矢量结构光束的不可分性测量提供了新路径，也将推动光学通信、光学传感等领域的进一步发展，具有重要的科学价值与应用潜力。

论文链接：

//www.nature.com/articles/s41377-025-02035-1