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近日，物理学院王秉中教授团队的研究成果“Hybrid Toroidal Vortex: Many Topologies Unified in One Pulse”（混合涡环：多种拓扑统一于同一脉冲中）入选由美国光学学会（Optica）评选出的2025年30项全球光学突破性进展“Optics in 2025”，并被选为特色成果（Features）。该成果首次提出并产生了麦克斯韦方程组的新型空时不可分离解：混合涡环。美国光学学会“全球光学突破性进展”每年评选一次，旨在汇聚和宣传光学领域全球最有影响力的研究成果，本年度中国共有七项成果入选。

涡环是一种常见的自然现象，具有诱人的拓扑保护旋转前进行为，已经在流体力学、空气动力学、电磁学中引发一轮研究热潮。混合涡环由矢量电磁涡环和标量电磁涡环耦合而成，融合了拓扑斯格明子、横向轨道角动量、空时场、电磁涡街等重要特征。

为了产生混合涡环，王秉中团队的王任等人提出了一种由同轴喇叭和超表面组成的发射器。该发射器由同轴喇叭和超表面组成，其中同轴喇叭可以发射径向极化脉冲，超表面具有谱-频涡旋响应，可以将径向极化脉冲转化为混合涡环。矢量与标量涡环的相互耦合作用，使混合涡环中产生了电磁涡街等新奇特征。

本研究虽然是在微波频段提出的混合涡环理论和产生方法，但其可以扩展到太赫兹和光学等频段，在现代无线系统中具有巨大的应用潜力，因此受到多领域广泛关注。首先，混合涡环具有拓扑保护的抗扰动传输特性，有望提高信息和能量传输的稳定性；其次，混合涡环中同时含有两种重要的信息传输载体，横向轨道角动量和斯格明子，这为在不增加传输口径的情况下大幅提高信息容量提供了可能；再次，混合涡环中含有大量具有不同特性的空时奇点和亚波长结构，可以用于超分辨率探测与成像；最后，混合涡环中的特殊拓扑结构，为粒子操控和新型波与物质相互作用提供了机遇。本成果论文于2025年2月发表于国际知名期刊《Science Advances》。　　

相关链接：

https://www.opticaopn.org/home/articles/volume_36/december_2025/extras/hybrid_toroidal_vortices_many_topologies_unified_in_one_light_pulse/