基于超构表面时空动力学的矢量光混沌研究取得进展

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通信、安全密钥分发、随机数发生器等领域具有重要应用。然而，现有的激光混沌信号主要利用外腔调控方式实现微扰调控。由于反馈光场的调控方式有限，导致激光混沌信号存在混沌复杂度低、难以实现时空偏振混沌等问题。如何实现具有空间非均匀偏振分布的时空矢量混沌现象是激光混沌领域长期面临的难题。

针对上述难题，本团队的研究人员提出利用超构表面对光场的任意空间调控能力，实现激光混沌信号的矢量偏振调控。本文通过将激光混沌同超构表面结合，利用非对称自旋-轨道相互作用的超构表面调控激光混沌信号，实现了新型的混沌光学现象—矢量偏振混沌。文章建立了基于VCSEL偏振动力学的矢量偏振混沌理论模型，并从矢量光场信号的偏振强度演化、空间偏振分布、Lyapunov指数、关联维等多个角度揭示了其矢量偏振混沌动力学特性。

相关成果为混沌光场的时空调控提供了新的技术方案，在安全保密通信、随机数产生器等领域具有潜在应用前景。本文以“Metasurface spatiotemporal dynamics and asymmetric photonic spin-orbit interactions mediated vector-polarization optical chaos”为题，发表于Physical Review Research。(DOI：10.1103/PhysRevResearch.3.013215)