近日，K云体育官方入口光场调控及应用中心蔡阳健教授团队在国际顶级期刊《Science Advances》上发表题为“Dynamics of photonic toroidal vortices mediated by orbital angular momenta”的研究论文。山东师范大学为第一完成单位，物理与电子科学学院青年教师刘欣为论文第一作者，蔡阳健教授为通讯作者，共同通讯作者还包括物电学院梁春豪教授和上海理工大学詹其文教授。

环形涡流在自然界和流体力学中广泛存在，例如烟圈、水中的空化气泡、热力学过程产生的蘑菇云，以及微生物运动、蒲公英种子传播和血液循环等。尽管环形涡的结构相对简单，其演化过程却极为复杂，因此长期以来吸引着研究者在不同流体环境中探索其动力学规律。在电磁学中，环形涡旋对应于一种三维、时空不可分的结构光场，携带横向轨道角动量。作为色散麦克斯韦方程的解，这类波包在无色散介质中的动力学行为尚未完全阐明，而如何实现其稳定的远场传输仍是一个亟待突破的技术难题。

团队成员结合超快激光整形与变换光学技术，研究了光子环形涡旋在不同色散条件下、横向与纵向轨道角动量的共同介导的动力学演化行为。研究结果表明，纵向轨道角动量对环形涡旋的运动影响尤为显著：涡流在色散作用下会破坏环形结构，引发涡线的拓扑转变，表现为在真空中先湮灭后再生。而再生的环形涡旋却能够在真空中保持稳定传播，并维持其独特的结构特性。研究结果有望使光子涡环作为可控能量与信息定向传输通道以及构建稳定拓扑光场的应用潜力。

该项研究得到了国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划项目课题等多项资助。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz0843