微分光学：从光学微分到光学微分干涉

在知识的海洋中，每一场讲座都是一座闪耀着独特光芒的灯塔。2025年6月20日上午，南京大学现代工学光电论坛青年专场，暨晶萃光学JCOPTIX“追光计划”系列活动——“追光者”讲坛，特别邀请湖南大学物理学院罗海陆教授，为大家带来一场有关微分光学的精彩分享。

罗海陆，湖南大学物理学院教授。2007年获得南京大学理论物理博士学位，同年入职湖南大学。2009年创建自旋光子学实验室，系统且深入地开展了该领域的研究工作，发展了基于光子自旋霍尔效应的精密测量技术与微分成像技术。目前的研究方向主要集中于自旋光子学的基础理论，以及其在光学精密测量、光学微分成像、星子测量和量子成像等领域的应用。课题组在Physical Review Letters、PNAS、Science Advances等学术期刊发表论文100余篇，论文被引用达10000余次，H因子为52，获得2020年度教育部自然科学优秀成果二等奖，2020年至2024年，连续五年入选爱思唯尔中国高被引学者和全球前2%顶尖科学家榜单。

本次报告由南京大学现代工程与应用科学学院胡伟教授主持，先后介绍了现代工学光电论坛的组织背景、发展历程和罗海陆教授的研究方向，展望追光论坛的发展与微分光学尤其是光学微分和光学微分干涉的广阔应用前景。本场报告采用线下讲座与线上直播结合的方式进行，与全平台的老师同学们深入探讨了微分光学的理论原理、发展历程。罗教授从粒子的自选霍尔效应引入，详细讲述了折反射界面光子的自旋特性和在此基础上进行的光学微理论的发展和创新。晶萃光学JCOPTIX为答谢罗教授的出席和精彩分享，特别制作纪念品，依次由南京大学现工院李涛院长和晶萃光学副总经理冯婧博士为罗教授颁发。随着罗海陆教授登台，一场关于微分光学的精彩分享正式开启。

经典光学理论发展至今已经成为众多科学工作者研究的工作基石，其中光的微分特性相关研究备受关注。湖南大学罗海陆教授团队的自选光子实验室对此展开了丰富的研究工作并取得众多成果。本次报告由罗教授主讲，详细介绍了折射率分界面反射光和折射光的自旋霍尔效应，并借此解释了微分光学的基本原理和基于微分理论进一步的光学微分干涉技术的理论推导，展望了微分光学在化学、生物、量子等前沿科学领域的应用潜力。与传统明场显微镜、相衬显微镜对比，利用微分技术调制光的偏振态用于微生物的显微成像，可以清晰呈现待测物体的边缘轮廓，继续引入微分干涉后可以通过参考臂自由调控反射光自旋相位信息，获得待测物体的浮雕状图案，其中对于纳米级物体z轴方向的测量，微分干涉技术具有更高的精度。课题组创新性地使用微分干涉理论解释了量子光学中的波函数坍缩和纠缠，相比经典的量子弱值测量方法，微分干涉技术具有更高的调控灵活性。

本次报告系统性地回顾了罗海陆教授团队在微分光学领域的研究工作和成果，并展望了基于微分光学的量子状态表征、化学检测、薄膜测量和生物显微成像的广泛应用前景，着重强调了对微生物显微成像和图像化量子过程表征的重要意义，基于反射光的光子自选霍尔效应的偏振态调控为光场调控提供新思路。通过量子弱值测量的对比突出微分干涉技术的强大操控优势，基于偏振光自旋特征的微分光学干涉理论为解释量子纠缠提供全新角度，团队在基于微分干涉技术进行量子测量方面还展开了单光子成像探索，工作取得了多篇科研成果，表明光学微分干涉技术在量子测量领域具有巨大应用潜力。最后全面展望了微分光学理论在单光子成像、可视化量子过程、化学反应过程等领域的应用探索。

本场精彩报告引起了观众的浓厚兴趣，交流环节观众们与罗教授展开了热烈的讨论，从理论推导到应用创新，罗海陆教授认真聆听，并用其丰富的专业知识和深入浅出的讲解方式，详细解答了观众们关于光学微分成像分辨率和量子测量方面的问题，并耐心与大家共同讨论未来的研究发展方向，为自选光子学的创新与微分光学应用发展提供了启发思路和方向。

作为南京大学校友企业，同时也是本论坛的协办单位，晶萃光学JCOPTIX自2023年底启动了“追光计划”系列活动，旨在打造一个促进学术与技术交流、推动学科建设、培养光电领域人才的优质平台。该计划除了“追光者”讲坛之外，还包含论文激励方案和追光智汇等一系列活动，鼓励追光者们在光电领域不懈探索与创新。

晶萃光学JCOPTIX诚挚地向所有新老朋友发出邀请，无论您是光电领域的资深专家，还是怀揣梦想、初出茅庐的青年学者，我们都渴望听到您最新的研究成果分享，也期待与您共同探讨科研道路上的心得体会。让我们携手并进，在光电的浩瀚星空中，共同追寻那束最耀眼的光芒！