近日，昆明医科大学生物医学工程研究院文刚副研究员团队联合铜陵学院陈聪团队与安徽师范大学石建平教授团队，应邀在光学领域新刊《Opto-Electronics Plus》上发表题为“Metasurface-Enabled Detection of Photonic Angular Momentum: A Review”的创刊综述文章。该论文系统回顾了基于超表面的光子角动量（Photon Angular Momentum, PAM）检测技术的最新进展，总结了当前领域面临的关键挑战，并对未来研究方向作出展望。
光子角动量（PAM）包括自旋角动量（SAM）和轨道角动量（OAM），分别对应光的偏振和波前相位分布。PAM可作为光通信、量子信息及高精度光学操控中的新信息维度，显著提升信道容量与系统安全性。然而，传统的SAM/OAM模式信息探测依赖波片、空间光调制器、相位片或复杂干涉光路，器件体积大、系统复杂且难以同时读取SAM与OAM，尤其对高阶OAM模式的识别能力有限。
超表面作为一种由二维周期性亚波长结构阵列组成的人工电磁材料，能够在超薄尺度上精准调控光场振幅、相位以及偏振，且兼具集成度高和功能复用等优点，为构建紧凑、高性能PAM探测器提供了可行路径。文章从三个方面梳理了超表面在PAM探测中的应用：SAM模式信息检测主要基于螺旋结构手性特性、几何相位调制和斯托克斯参量法；OAM模式信息检测主要涉及空间探测和片上探测两类路径；SAM与OAM同时检测是推动多维信息解码与通道复用的关键，涵盖了光子动量变换（PMT）、角度超振荡金属透镜、光子动量螺旋变换（PMST）等方案。其中，PMST方法可将OAM模式信息的识别范围拓展至±250，并显著提升单次可识别模式数（SMION）。融合深度学习技术还可进一步提升识别鲁棒性与实时处理能力。
图1 基于超表面的光子角动量检测技术领域
尽管超表面在PAM检测领域展现出强大潜力，该技术仍面临带宽有限、效率不高和系统集成度不足等挑战。未来研究需聚焦宽带化设计、效率优化与器件一体化集成等方面，并结合人工智能方法实现实时高精度识别。这些关键技术的突破有望推动超表面在高维光通信和量子信息技术中的应用走向实用化。
昆明医科大学生物医学工程研究院为论文共同通讯单位，文刚副研究员和安徽师范大学石建平教授为论文共同通信作者。铜陵学院陈聪博士为论文第一作者。该工作获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。
文章链接：https://doi.org/10.29026/oep.2025.250004
【期刊简介】
Opto-Electronics Plus（光电+，简称OEP）由天府兴隆湖实验室主办，光电IP联合编辑部和光电期刊集群编辑部出版，是卓越行动计划领军期刊Opto-Electronic Advances的衍生姊妹刊，于2025年7月开始发表研究性论文，为开源的国际化期刊。该刊作为光电期刊集群的新成员，采用国产自主的OEJ出版平台，以推动光学、光电子学在能源、材料、通信、传感、制造和医疗等领域的跨学科融合为核心使命，致力于为全球科研工作者、工程师和学者提供一个开放的多学科交流与合作的平台。
【招聘信息】
文刚团队长期致力于超分辨/高分辨显微成像技术的创新研究、生物医学应用探索以及配套开源软件工具开发，并在该领域取得系列重要成果，代表性技术包括：高保真线性SIM技术(HiFi-SIM)、高保真非线性SIM技术(HiFi-NL-SIM)、无参数估计直接重建SIM技术(direct-SIM)，以及基于“空间光调制器+棱锥透镜”的介观尺度结构光照明技术与PyramidalSIM技术。
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