际銮书院黄克智理工基础学科实验班21级本科生李本立，在于天宝教授团队的指导下，首次系统研究了扭曲随机光在高数值孔径系统中的微纳尺度自旋-轨道耦合（SOI）效应，相关成果以“Spin–orbit interactions of twisted random light”为题，发表在光学领域国际顶级期刊《APL Photonics》上，并被收录于“光角动量”特辑。

研究的背景与意义

图1 随机光的自旋轨道耦合现象

光的自旋角动量（SAM）和轨道角动量（OAM）是光的重要性质，二者的相互作用（Spin-Orbit Interaction, SOI）在纳米光子学、精密检测等领域具有广泛应用。然而，相关研究主要在高相干激光的框架中研究，对于随机光场（如太阳光、LED等低相干光）中光的自旋轨道角动量相互作用研究尚不充分。

研究内容与发现

李本立同学创新性地运用相干模式分解方法和非对称相干模式分布，深入探究了这一问题。研究发现：

关键调控机制：扭曲相位对光场角动量特性具有关键调控作用。

显著SOI效应：即使在非相干光情况下，纳米尺度上也能产生显著的SOI效应，这意味着自然光源也可能存在较强的自旋轨道耦合效应。

自旋与轨道角动量转换：扭曲相位通过非对称模式分布，诱导自旋与轨道角动量的转换，产生可控的横向自旋。

研究价值与应用前景

这项研究不仅深化了对随机光场在微纳尺度中SOI的基础物理理解，还为微纳光场调控和微纳探测检测应用提供了实际指导，有望在未来高数值孔径微纳加工和半导体检测等领域发挥重要作用。

研究价值与应用前景

这项研究不仅深化了对随机光场在微纳尺度中SOI的基础物理理解，还为微纳光场调控和微纳探测检测应用提供了实际指导，有望在未来高数值孔径微纳加工和半导体检测等领域发挥重要作用。

团队支持与基金资助

图2 论文封面图

该研究得到了于天宝教授微纳光学团队的悉心指导，南昌大学万里鹏和苏州大学陈亚红担任通讯作者。项目得到了南昌大学大学生创新创业训练计划、国家自然科学基金以及江西省自然科学基金的支持。同时，该研究工作得到了三位领域专家的一致认可，以“Spin–orbit interactions of twisted random light”为题发表在APL Photonics （TOP期刊）, 并收录于Special Collection：Angular Momentum of Light。

李本立同学的这一研究成果，展示了际銮书院学子在基础科学研究领域的创新能力和实践精神，为光学领域的发展贡献了青春力量。

图3 随机光特征值和光谱密度纵向分量分布图

成果信息

Benli Li, Yahong Chen*, Weimin Deng, Tongbiao Wang, Lipeng Wan*, Tianbao Yu, Spin–orbit interactions of twisted random light. APL Photonics 10, 046119 (2025) https://doi.org/10.1063/5.0255356