近日，中国激光杂志社重磅发布“2024中国光学十大进展”入选名单。经过评审委员会多轮遴选，蔡阳健教授团队研究成果“自定义径向和角向量子数时空光涡旋”荣获“2024中国光学十大进展”提名奖（基础研究类）。山东师范大学为该研究成果的第一单位，蔡阳健教授和詹其文教授为共同通讯作者。山东师范大学首次入选该奖项，不仅标志着光场调控领域取得重大突破，更充分彰显了我校在光场调控技术创新方面的卓越实力。
2024年6月27日，由蔡阳健教授团队与上海理工大学詹其文教授团队合作的研究成果《自定义径向和角向量子数时空光涡旋》（Spatiotemporal optical vortices with controllable radial and azimuthal quantum numbers）发表于《自然·通讯》杂志。团队通过集成数字全息与二维脉冲整形技术，成功制备了高纯度的自定义径向和角向量子数时空光涡旋本征光场。该时空波包展现了内禀横向轨道角动量特性，并具有扭曲与边缘位错类型的时空相位奇点。通过引入时空像散，首次实现了时空拉盖尔波包与时空厄米特波包的时空模式转换，构建了时空域中的完备正交基。为未来时空结构光场、光信息编码通信、复杂光子拓扑及高维量子信息技术的发展奠定了基础。山东师范大学为该研究成果的第一署名单位。
另外，蔡阳健团队韩张华课题组在Cell Press细胞出版社旗下物质科学旗舰期刊牛顿《Newton》上发表了题为“High-Q photonic flat-band resonances for enhancing third-harmonic generation in all-dielectric metasurfaces”的研究文章。山东师范大学为第一完成单位，物电学院博士生孙开礼为论文第一作者，韩张华教授、蔡阳健教授为通讯作者。在两维周期性结构中，通过控制第一布里渊区折叠，可以调控特定方向上准导模与结构中原有导模共振之间的耦合，从而获得高Q平带共振响应。与基于Moiré晶格等其它实现平带的方案相比，这种方法在器件结构设计以及加工工艺上更为简便，因此具有显著优势。该课题组此前已经基于这一方案实现了无彩虹效应的高相干热辐射（Nature Communications, 15, 4019(2024)）。在本工作中，进一步提出了一种从厄米到非厄米系统中实现高Q光子平带共振的通用设计方案，并基于该方案成功实现了硅基超构表面中的三次谐波（THG）显著增强。在实验上，验证了-12°到12°的宽入射角范围内具有稳定中心波长的高Q共振态，并在紧聚焦的窄带激光泵浦下，成功实现了相比于相同厚度的硅薄膜近10,000倍的THG增强。团队还通过进一步的优化设计，将高Q光子平带拓展到了约-50到50°角度范围。这些结果为非线性成像、光检测、光信号处理和数据存储等在内的广泛应用开辟了新的可能性。
相关工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重大项目、国家自然科学基金合作创新研究团队项目、国家自然科学基金重大研究计划集成项目的资助。
