据中国激光杂志社网,于2025年12月17日报道,陈建从事在光场中编织拓扑世界。
陈建 上海理工大学副教授。主要从事光场调控方面的研究。主持国家自然科学基金项目2项,上海市自然科学基金面上项目1项,在Nature Photonics、Advanced Photonics、Light: Science & Application 等知名学术期刊发表论文50余篇,获授权国家发明专利10项,出版全英文专著章节1章。入选上海市青年科技启明星计划、上海市青年东方学者、金国藩青年学子奖、PIERS 2024青年科学家奖,PIERS 2025最佳组织者奖。担任《光学学报》、《光子学报》青年编委,中国光学学会全息与光信息处理专业委员会委员,以及Optica、Photonics Research、Optics Express、Optics Letters、Optics and Laser Technology 等期刊审稿人。
前不久,斯坦福大学和爱思唯尔发布了“2025年全球前2%顶尖科学家榜单”,上海理工大学陈建副教授赫然名列“2025年度科学影响力榜单”中,他的科研成果在多种国际知名期刊上发表,是光学领域具有影响力的青年力量之一。
从“非主流”出发,逐步拓展科研天地
陈建目前主要从事矢量光场多自由调控的研究,而这一选择要追溯至硕博求学阶段。他在电子科技大学完成硕博连读,师从孔令讲教授,当时主要研究的是波束偏转,使用的主要仪器是合作者自制的一维液晶空间光调制器,当时也称这种器件为液晶光相控阵,因为这种器件的工作原理跟微波中的相控阵相似,都是通过相位调控来实现波束偏转及波束形成。这个方向虽然是当时所在实验室的非主流方向,但是陈建依然决心深耕:既然选择了这个研究方向,就要努力把工作做好。就这样坚持了下来,他的研究也从相位调控扩展到对光场进行多自由度调控。
在光场调控的基础上,陈建进一步开展了光学拓扑以及光与物质相互作用等方面的研究工作。现在,团队可以实现对光场相位、幅度、偏振比、椭偏率等多个自由度的同时且独立调控,以获得任意复杂的矢量光场,为生成光学拓扑奠定了坚实的基础。
博士毕业后,陈建来到上海理工大学,与詹老师一起从零开始建实验室。那时,实验室基本是空的,所有的事情都要从头开始。建实验室的过程很辛苦,同时还要兼顾做实验、带学生等等,熬通宵都是常有的事。经过一年多的艰苦奋斗,实验室慢慢具备了开展科研工作的能力。在这期间,陈建再次体会到坚持的重要性。当时,他想将光场生成系统小型化,从两个空间光调制器压缩成一个空间光调制器,这需要用到一个复杂的光场导向模块,当准备好光学器件后,几经周折才找到公司可以帮团队把这些器件胶合到一起,中间也失败了几次,反复沟通后,最终完成了这一模块的制作。
然而团队面临了一个更大的问题:如何实现光路的对齐与校准?光束要在一个反射式4f系统里来回中继4次,外加2次横向偏折,任何一个环节的校准误差都会传导到其他几次光束中继中,可谓牵一发而动全身。模块中的多个光学器件也会带来很多杂散光,进一步增大了调校光路的难度。陈建和团队努力尝试了好几个月,也未能完成光路的梳理,团队成员都开始灰心丧气,准备放弃了。但陈建不甘心,带领学生逐步分析问题,排除杂散光的干扰,最终完成了小型化矢量光场发生器的搭建,并把整个过程中的经验总结出来,提炼操作要点,使后续学生可以快速完成这个系统的搭建。
深耕光学拓扑,推进微纳加工应用
光学拓扑是光场调控领域的一个研究热点,研究人员用矢量光场生成了各种各样的拓扑结构,诸如斯格明子、Hopfion等,这些光学拓扑与物质的相互作用方面的研究还比较少。探讨光学拓扑与物质的相互作用,明确光学拓扑与物质的相互作用机理,可以推动光学拓扑朝着应用方向迈进。
以斯格明子光束为例,其包含了庞加莱球上的所有偏振态,是一个典型的非均匀偏振复杂矢量光场。陈建在实验室搭建的实验装置刚好具备生成这种复杂光场的能力。顺理成章地,他将研究工作扩展到光学拓扑领域,研究在矢量光场中生成斯格明子、莫比乌斯环等新奇的拓扑结构。同时,陈建和团队也在探讨调控出来的各种奇异光场与物质相互作用时会有哪些有趣现象出来,比如将调控出来的矢量光场用于微纳加工领域,可以基于偏振调控实现超分辨微纳加工。将强聚焦矢量光场用于还原氧化石墨烯,可以通过调控焦场中各偏振分量的比例,来选择性的剥离氧化石墨烯中的含氧官能团。在强聚焦场的定制方面,他和团队成员也投入了大量的时间和精力,形成了成熟的基于时间反演的方法和基于快速傅里叶变换的方法来随意定制焦场的空间分布和时空分布。
接下来,陈建将继续开展复杂矢量光场方面的研究,与国内外的合作者一起,一方面继续探索生成更复杂的拓扑结构的方法,另一方面将生成的矢量光场应用于微纳加工,明确矢量光场还原氧化石墨烯的机理,在现有结果的基础上,将还原效果做得更好一些。
青编委责任,为《光学学报》添砖加瓦
在科研之外,陈建还是《光学学报》的青编委。《光学学报》是中国激光杂志社出版的一本中文期刊。陈建和杂志社的缘分很深,他和团队在Advanced Photonics、Photonics Research、Chinese Optics Letters、《光学学报》等期刊上均发表过文章,编辑处理稿件的高效率以及审稿人的专业性让他印象深刻。在采访中,陈建谈到,中国激光杂志社出版的这些期刊收录的论文质量都很高,带动期刊的影响因子不断提升,在国内外的影响力也越来越大。
陈建作为《光学学报》的青年编委,特别关注《光学学报》在推动前沿热点方面展现出卓越的敏锐度。比如期刊精心策划的专题,如“微纳光学”、“超快光学”、“光场调控”等,快速响应并引领学科新兴方向。他对《光学学报》有着极高的评价:“期刊的特色在于其‘广博’与‘前瞻’,它全面覆盖光学理论的各个基础分支以及前沿交叉领域,从物理光学、量子光学到光通信、光传感等,这使其成为反映中国光学学科整体进展的一面镜子,为不同光学方向的研究者提供了一个高水平的交流平台。能够作为《光学学报》的青年编委参与其中,我深感责任重大,也对其未来发展充满期待。”
代表性论文:
1. J. Chen, C. Wan, and Q. Zhan, “Engineering photonic angular momentum with structured light: a review,” Adv. Photon. 3(6), 064001 (2021).
2. J. Chen, L. Yu, C. Wan, and Q. Zhan, “Spin-orbit coupling within tightly focused circularly polarized spatiotemporal vortex wavepacket,” ACS Photonics 9(3), 793-799 (2022).
3. Y. Zeng, Y. Yu, X. Shen, J. Chen*, et al., “Tightly focused optical skyrmions and merons formed by electric-field vectors with prescribed characteristics,” Nanophotonics 13(2), 251-261 (2024).
4. J. Chen, X. Shen, Q. Zhan, and C. Qiu, “Gouy phase induced optical skyrmion transformation in diffraction limited scale,” Laser Photonics Rev. 19, 2400327 (2025).
5. J. Chen, J. Zhao, X. Shen, et al., “Orbit–orbit interaction in spatiotemporal optical vortex,” Engineering 45, 44-51 (2025).