六方等离子体透镜在Weyl半金属中的多路复用与解复用：光学涡旋调制与信息编码新策略

本文创新性地设计了基于Weyl半金属（MoTe2）的六方等离子体透镜（SPP），通过时域有限差分法（FDTD）模拟和MATLAB理论计算，揭示了波长调制对等离子体涡旋（plasmonic vortices）的非线性调控规律。提出满足布拉格条件的三环同心六方透镜结构，其中心场强较单环结构提升1.8倍，并推导出任意拓扑序数（tm）的光涡旋电场方程，为光学通信（如空间光调制器信息编码）和量子计算提供了新范式。

　　

Highlight
本研究通过六方等离子体透镜在Weyl半金属上实现了光学涡旋的波长依赖性调制。同心六方结构（3环）的峰值强度较单环透镜显著提升，且涡旋数量随透镜半径呈非线性二次增长（符合3(n-1)(n-2)+1规律），这种"类摩尔定律"特性为高密度光存储开辟了新路径。

Materials and methods
采用双层结构设计：200 nm厚MoTe₂ Weyl半金属层刻蚀六方图案，沉积于400 nm二氧化硅基底上。透镜半径r₀=nλ_SPP（n为整数，λ_SPP为表面等离子体波长），通过传输模式研究电磁场聚焦特性。

Results and discussion
六方结构锐利边缘将表面等离子体激元（SPP）聚焦至透镜中心，同心多环设计通过布拉格干涉产生更强场增强。相较于传统圆形/螺旋结构仅生成单一涡旋，该设计可同时调控多个涡旋的拓扑序数（t_m）和空间分布（ρ_n, θ_n）。

Conclusion
我们首次系统探索了等离子体透镜的光涡旋多路复用技术，提出的空间光调制器编码方案可实现(M×N)比特信息传输，其衍生的电场方程将为量子计算和超分辨成像提供理论工具。