非局域波前校正：从量子到经典再到计算（特邀）

Abstract

色散是介质中光场的不同角频率（ω）分量因传播速度不同而产生的相对时延，表现为脉冲的时域形变。衍射源于光场不同角波数（k）分量传播方向差异，从而引起光束在空域的展宽。色散和像差都是光场对介质时间和空间模式的非均匀响应而引起的波前畸变。在电磁场理论中，准单色（Δω≈0）色散方程和傍轴（Δk≈0）衍射方程在数学形式上对偶。在狭义相对论中，角频率与波矢的3个分量构成一个四维矢量，分别与时间坐标（t）和空间坐标（α）满足相同的Lorentz变换规律，呈现出两者物理本质的统一。对于波前畸变，经典校正方法采用定域策略，即直接调控畸变光子本身，而非定域波前校正则通过调控与畸变光子时空分离的关联光子来实现校正，展现出诸多与经典波前校正不同的特性。本文从时域（色散）和空域（像差）维度系统梳理了非局域波前校正的研究脉络：时域与空域的非局域波前校正均呈现出3个演进阶段，初期基于量子非定域性提出理论架构，中期通过与经典方案的对比研究确立适用范围与优势边界，近期在跨领域融合中快速发展。该研究方向不仅推动科学家辨明了量子关联与经典关联的关系，也为波前调控提供了非经典物理路径，为发展色散消除与像差校正的统一理论框架提供了依据，在远程精密时频传递、动态复杂像差自适应补偿等难题中展现出独特的应用价值。