多波干涉（multiple-wave interference）是物理學中由兩個或多個波在空間中相遇疊加形成特定干涉圖樣的現象，該術語於2019年經全國科學技術名詞審定委員會審定發布。
多波干涉通過調控波矢與相位可生成複雜波場結構，例如位移場相位渦旋、Skyrmion晶格、自旋密度場Meron晶格等拓撲結構，採用24束多波干涉技術可構建不同階數貝塞爾型水波渦旋場。研究通過精確調控多波干涉的波矢與相位，成功構造出多種拓撲結構波場，並利用這些波場實現對粒子的精準操控，在三波干涉場中成功生成了多種拓撲水波結構。其形成的波場結構能夠實現對水面粒子的軌道角動量與自旋角動量操控。
作為波動干涉的基礎概念，該術語遵循全國科學技術名詞審定委員會的標準化原則命名。其技術在拓撲效應研究中為微流控、智慧型液體操控等領域提供實驗依據，拓撲水波的可調控性使其在微尺度物理、生物工程和環境科學等領域具備廣泛的套用潛力。
基本介紹
- 中文名：多波干涉
- 外文名：multiple-wave interference
- 所屬學科：物理學
- 公布時間：2019年
- 審定機構：全國科學技術名詞審定委員會
- 定義：兩個或多個波疊加形成干涉圖樣
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發展歷程
多波干涉術語於2019年經全國科學技術名詞審定委員會審定發布。2025年2月，王博研究員團隊在《自然》雜誌發表研究成果，通過精確調控多波干涉的波矢與相位，成功構造出多種拓撲結構波場，包括貝塞爾型水波渦旋場、相位渦旋、Skyrmion晶格和Meron晶格等，並利用這些波場實現了對水面漂浮粒子的精準陷俘操控。
基本特徵
多波干涉通過調控波矢與相位，可以構造出多種拓撲結構波場，如貝塞爾型水波渦旋場、位移場中的相位渦旋、Skyrmion晶格、自旋密度場中的Meron晶格等。這些波場能夠實現對巨觀漂浮粒子的精準操控，使粒子沿特定軌跡運動並展現出軌道角動量和自旋角動量，實現了結構化表面水波對粒子的精確陷俘操控。
套用
多波干涉技術在拓撲結構波場與空間結構光場的構建中展現出重要的套用潛力。在拓撲水波研究領域，通過多波干涉構造的拓撲結構波場可實現對巨觀漂浮粒子的精確陷俘操控，該技術在微尺度物理、生物工程和環境科學等領域具備廣泛的套用潛力，具體方向包括高精度微操控、環境治理、智慧型液體操控等。在光學領域，基於多波干涉產生的渦旋陣列所構成的空間結構光場，已被廣泛套用於光學微操縱、微粒捕獲、光鑷技術等領域。
影響
2025年《Nature》刊發的研究通過精確調控多波干涉的波矢與相位，成功構造了多種拓撲結構波場。該研究系統性地揭示了拓撲學在水波體系中的豐富表現形式，為深入探討經典波動體系中的拓撲效應提供了重要的理論與實驗依據。拓撲水波的可調控性使其在微尺度物理、生物工程和環境科學等領域具備廣泛的套用潛力，包括高精度微操控、環境治理、智慧型液體操控等。
相關研究
2025年2月，中國科研人員在《Nature》期刊上發表了利用多波干涉技術在拓撲結構水波領域的成果。研究團隊通過精確調控多波干涉的波矢與相位，成功構造出多種拓撲結構波場，包括利用24束波干涉構造的不同階數貝塞爾型水波渦旋場，以及在三波干涉場中生成的位移場相位渦旋、Skyrmion晶格、Meron晶格等結構。該研究利用水波的拓撲特性，實現了對水面漂浮粒子的精確陷俘與軌跡操控，並觀測到粒子表現出的軌道角動量和自旋角動量。這項工作揭示了拓撲學在水波體系中的表現形式，展示了拓撲水波在微操控、環境治理等領域的套用潛力。
在理論及套用基礎方面，李新忠所著的《空間結構光場的定製、檢測及套用》（2021年出版）一書中，第三章詳細探討了多波干涉產生光學渦旋陣列的原理、模擬方法及其在微粒操縱中的套用特性。
