近日，我室提出了3D非线性迂回相位全息术的概念，用于设计非互易的非线性光子晶体，进而实现二次谐波（Second Harmonic Generation，简称SHG）的不对称光传输和不对称波前整形。研究成果发表在光学领域著名期刊Optics Express。论文具体信息为“Asymmetric wavefront shaping with nonreciprocal 3D nonlinear detour phase hologram, Opt. Express 31(15), 25143-25152, 2023”。

       光学非互易是指同一个光场沿不同方向通过光学系统后，产生不同输出光场的特性。通过非互易器件对正向传输和反向传输的光分别引入不同的振幅、相位、偏振调控，以产生依赖于传播方向的不对称波前整形，在经典和量子光通信、光信息处理领域都有重要的应用。但是，现有的基于非线性光子晶体的波前整形均存在正向传输和反向传输的互易性，这严重限制了新型非互易光电器件的发展。

图1. 3D非线性迂回相位全息术实现不对称光传输

       为了解决这一问题，本论文创造性地提出了3D非线性迂回相位全息术的概念（图1）。采用这种技术所设计的非线性光子晶体满足正向传输和反向传输情况下产生相反的SH相位调控（φ_nm=±2p·P_nm）。

       利用所提出的3D非线性迂回相位全息术，设计了几种不同的非互易非线性光子晶体（如图2所示），分别用于实现不对称SH光束导航（上），不同拓扑荷数涡旋光产生（中），以及SH高斯光束导航和SH涡旋光的产生（下）。

       这项工作首次提出了3D非线性迂回相位全息术的概念，用于设计非互易的非线性光子晶体实现SHG的不对称光传输。该研究为不对称波前整形提供了一种新途径，不仅可以很容易地扩展到不对称3D非线性全息成像，而且为非互易非线性光电器件的发展提供了新的可能性。

图2.非互易非线性光子晶体实现不对称光传输

       宁波大学王炳霞助理研究员为本文的通讯作者，硕士生李依霖、沈祥研究员、Wieslaw Krolikowski教授共同参与了这项研究。该项目受到国家自然科学基金青年基金项目、国家自然科学基金区域创新项目、浙江省科技厅重点研发项目等项目的资助。

       论文链接：https://doi.org/10.1364/OE.490167