哈工大全媒体（梁英爽 袁乐眙/文 袁乐眙/图）近日，我校电子与信息工程学院张狂教授在超构表面的相位调控研究方面取得重要进展，突破传统几何相位仅作用于交叉极化模态的物理瓶颈，揭示了工作于圆共极化模态下的附加相位工作机理。相关研究成果以《运用庞加莱球表面的隐藏奇异点》（Exploiting hidden singularity on the surface of the Poincaré sphere）为题发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。该项研究为圆极化电磁波在保持极化状态下的波前复用提供了新策略，在多极化卫星通信和自旋轨道相互作用等领域具有较大应用前景。
圆极化电磁波凭借其传播稳定性（抗干扰性强、相位稳定）以及携带自旋轨道角动量的独特性质，在卫星通信、量子光学等尖端领域被广泛应用。在微波波段上，最成熟且直接的应用方式是圆极化的共极化发射和接收，但目前尚无关于共极化通道相位调节的方法见诸报道。
为突破现有技术瓶颈，团队首次提出圆极化波的自旋相关相位机制源于庞加莱球面上的奇点，即共极化奇点相位。通过优化单元的本征参数，使其沿幅度最大的路径环绕奇点，在高效率的前提下，获得拓扑稳定的2π相位覆盖。团队进一步结合动态相位，成功对圆极化共极化通道实现了高效的波前复用。该奇点相位机制为超构表面相位调控与波前调节提供了普适理论，为自旋光研究开辟新模式。
共极化传输系数在参数空间、庞加莱球面上的幅相分布
左、右旋圆极化共极化通道复用的实验验证
哈工大为论文第一完成单位，张狂教授为论文通讯作者，电子与信息工程学院博士研究生李金星、袁乐眙研究员为论文共同第一作者。
该研究获国家自然科学基金联合基金重点支持项目、哈工大青年科学家工作室支持。
https://www.nature.com/articles/s41467-025-60956-2
