中国科学院 两种不同偏振态和拓扑电荷的OAM光束照射下的设计结构示意图 报道了一种等离子体自旋霍尔纳米光栅结构，它可以同时检测入射光束的偏振和相位奇异性
纳米光栅是对称性破缺的，其上部和下部具有不同的周期，这使得能够根据入射光束的拓扑电荷单向激发纳米光栅
此外，自旋霍尔元狭缝被集成到光栅上，使得该结构对于偏振检测具有手性响应
光学奇点是现代光学中的关键元素，已被广泛研究
特别地，相位和偏振奇点已经在各种应用中被操纵，例如成像和计量、非线性光学、光镊、传感、量子信息和光通信
理论上，如果能同时检测到拓扑电荷和光子自旋，这两个奇点就能同时被检测到
近年来，人们提出了多种方法来检测光波导的拓扑电荷，包括全息术、亚表面、光学变换和光子电路
然而，这些方法具有缺点，包括需要将光束与结构精确对准，需要复杂的检测过程，例如近场显微术，以及一些元件的低衍射效率
这些缺点极大地限制了它们在具有光纤或集成片上设备的新光学系统中的应用
在《光科学与应用》杂志发表的一篇新论文中，由中国深圳大学深圳微尺度光学信息技术重点实验室纳米光子学研究中心的闵长军教授、袁晓聪教授和迈克·萨默克教授领导的科学家团队及其同事开发了一种用于同时检测相位和偏振奇点的片上等离子体自旋霍尔纳米光栅
他们首先设计了一种打破对称性的纳米光栅结构，根据入射波的拓扑电荷的符号单向发射SPP波
产生的SPP的传播角随着拓扑电荷的值而增加
入射光束的拓扑电荷值可以通过在纳米光栅的两侧放置输出耦合光栅将产生的SPP波耦合到远场并分析远场光学显微图像来精确确定
此外，自旋霍尔结构被集成到纳米光栅上，使得纳米光栅可以响应入射光束的自旋
这种组合结构根据光束的偏振和拓扑电荷将入射光定向耦合到不同的位置
实验证明，该结构可以同时检测入射CVB光束的偏振奇异性和相位奇异性
该器件非常有希望实现高度紧凑的光子集成电路
这些科学家总结了他们结构的工作原理: “我们设计了一种基于SPP的元表面，它可以同时检测入射波的相位和偏振奇异性，用于e上的两个目的:(1)用单次拍摄的图像快速同时检测相位和偏振奇异性；(2)利用电磁波的光子奇点实现光通信
" 样品在这种1 = 1和m = -2的CVVB光束激发下的光学图像 “这种器件非常有希望实现高度紧凑的光子集成电路
它在大规模光子集成电路中显示出巨大的潜力，并将有益于各种应用，如光学片上信息处理和光学通信
我们现在正试图在器件上集成一个额外的耦合相位调制结构，以消除SPP波在产生过程中的衍射效应
这将进一步提高系统的分辨率和探测极限
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