前沿突破！新加坡南洋理工大學（NTU）科研團隊在光子學領域取得重要創新成果！由物理與數學科學學院、電氣與電子工程學院南洋助理教授申藝傑領銜的團隊，利用擁有兩百年歷史的經典光學現象 「泊松斑」，成功生成穩定的光學斯格明子結構。相關研究成果已發表於光學領域頂尖學術期刊《Optica》！
來源：Optical
領銜研究者：申藝傑助理教授團隊
這項開創性研究由南洋助理教授申藝傑主導推進，團隊依託NTU跨學科科研平台，長期深耕拓撲光場與現代光子學方向的前沿探索。沈毅傑助理教授聚焦新型光學結構的生成機制與落地應用研究，在相關領域積累了紮實的創新成果。
物理與數學科學學院、電氣與電子工程學院南洋助理教授申藝傑
來源：NTU
方法革新：經典現象替代昂貴超材料
光學斯格明子是光場中一類特殊的渦旋狀拓撲結構，在數據存儲、光通信與光計算領域具備廣闊的應用前景。過往生成這類結構普遍依賴人工製備的微納超材料，研發成本高昂且對實驗技術要求極高。
申藝傑助理教授團隊突破傳統思路，僅通過雷射照射小型圓形薄片，利用光衍射形成的 「泊松斑」 效應，即可生成穩定的光學斯格明子。這一方法大幅降低了該領域的研究門檻，為全球科研人員探索光學斯格明子的特性與應用開闢了全新路徑！
多自由度混合光學斯格明子。(a) 泊松光斑生成示意圖。(b) 泊松光斑內自旋和斯托克斯矢量的混合斯格明子拓撲結構。(c) 電場和磁場斯格明子。
來源：Optical
核心發現：
單系統同步生成四類斯格明子
研究過程中團隊發現，這套泊松斑實驗系統可同時生成最多四種關聯的拓撲場結構，分別為自旋斯格明子、斯托克斯斯格明子、電場斯格明子與磁場斯格明子。這種 「四合一」 的特性，讓研究者能夠在同一光場環境下，觀測不同類型光學斯格明子的形成、演化與相互作用規律。
光具備強度、相位、偏振、電磁場矢量等多重物理屬性，不同屬性均可形成形態穩定的拓撲結構。沈毅傑助理教授指出，在同一系統中生成並對比多種斯格明子，有助於科研人員挖掘光的電場、磁場等屬性之間的全新內在關聯！
CPV光束下泊松斑點內的混合自旋和斯托克斯斯格明子照明
來源：Optical
百年經典實驗的現代科研價值
「泊松斑」 指相干光源照射圓形障礙物時，陰影中心會出現亮斑的現象，是光的衍射特性的經典體現。這一現象誕生於19世紀初的光的本質之爭，是證明光的波動屬性的里程碑實驗，距今已有兩百年歷史。
NTU團隊讓這一經典物理現象在現代科研中煥發新生，通過調控光場生成條件，可精準控制斯格明子的尺寸、形態與動力學行為。這項研究也為經典物理規律賦能前沿科技探索，提供了極具參考價值的全新範式！
自旋和斯托克斯斯格明子實驗結果
來源：Optical
電場斯格明子實驗結果
來源：NUS news
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研究意義與未來展望
斯格明子概念最早起源於粒子物理與核物理領域，後續逐步延伸至凝聚態物理、磁性材料研究，近年來成為光子學領域的核心研究方向之一。此次NTU團隊提出的低成本生成方案，為光學斯格明子的基礎研究掃清了關鍵的技術障礙。
這項基礎研究成果為拓撲光學領域的後續探索築牢了理論與實驗基礎，未來將有力支撐光子器件、先進材料、信息處理與高性能計算等領域的技術發展！
泊松光斑中包含四種類型的斯格明子
來源：Optical
