光也能携带角动量吗?世界上第一个“超手性光”激光器诞生了!

 

世界上第一个生产“超手性光”的超表面激光诞生了。是具有超角动量的光。该激光器的光可以在光通信中用作“光学扳手”,也可以用于编码信息。引领这项研究的南非约翰内斯堡威特沃特斯兰大学(Wits)物理大学的安德鲁福布斯教授表示,光可以携带角动量,因此可以物质转移,光携带的角动量越多,传送的次数就越多。y8d05

所以你可以把光想象成“光学扳手”,而不是使用物理扳手。现在可以用光照亮螺母,例如拧紧螺母。然后它会自动拧紧。(戴维亚设,北极谱),新的激光会产生激光以前看不到的新高纯“扭曲光”,包括激光报告的最高角动量。另一方面,研究人员开发了具有历史上最大相位梯度的纳米结构的子表面,在微设计中允许大功率操作意味着这是世界上第一个激光。(莎士比亚,北境外)。l1qv8

根据需要可以产生奇异的扭曲结构光状态,其研究结果将发表在《自然光子学》期刊上。这项研究是通过WITS和南非科学和工业研究委员会(CSIR)、美国哈佛大学、新加坡国立大学、比利时布鲁塞尔联合大学、CNST-Fondazione ISTITUTO ITALIANO Ditecnologia通过Giovanni Pascoli完成的这是一种新的激光,可以产生所有需要的手的光状态。完全控制光的角动量(AM)分量、光的自旋(偏振)和轨道角动量(OAM)。ru4th

哈佛大学研究小组设计的新纳米大小(比人类头发宽度小1000倍)的亚表面在激光上提供完全控制,使激光设计成为可能。超表面由许多小纳米材料棒组成,光线通过时改变光线,光线经过变形表面多次,每次都受到新的扭曲。特别的是,在光方面,这种材料具有自然界中找不到的特性。所以被称为“超材料”,这是虚构的材料。这种结构非常小,因此只出现在表面上,形成了超表面。bsadk

结果产生了新形式的手性光,至今在激光中尚未观察到,完全控制光源中光的手性,结束了开放的挑战。目前,有一股强大的推动力,试图用扭曲的光控制手性物质。这需要非常扭曲的光,即超手性光。为了改善食品、计算机、生物医药等工艺,各行各业和研究领域都需要超水征兵光。在物理机械系统不能工作的地方,可以使用这种类型的光驱动齿轮(例如,在微流量控制系统中流动驱动)。手性挑战

研究的目标不是在大型实验室,而是在芯片上进行药物治疗。通常被称为芯片实验室。因为一切都很小,光用于移动事物,对好细胞和坏细胞等东西进行分类。(亚里士多德)扭曲的光线可以用来驱动微齿轮,推动流动,模拟离心机。“手性”是化学中常用的术语,用于描述相互镜像的化合物。这些化合物有“惯用手”,可以被认为是左撇子或右撇子。例如,柠檬和橙子是味道相同的化合物,但“常熟手”不同。27q39

光也有手性,但有两种形式:自旋(偏振)和OAM。自旋AM类似于围绕自身轴旋转的行星,而OAM类似于围绕太阳运动的行星。在光源上控制光的手性是一项具有挑战性的任务,也是一项高度主题性的任务。因为它需要很多应用,从手的光学控制到计量、通信。完全手动控制意味着可以控制光的所有角动量、偏振和OAM。由于设计限制和实现障碍,到目前为止只产生了很小的手性状态的子集。

变形表面激光器

研究设计了控制OAM梁螺旋度(自旋和直线运动的组合)的巧妙方案,但仅限于这种对称模式。到目前为止,写下所需光的手性状态,用激光生成是不可能的。这种激光使用变形表面,使光的角动量很高,相位上进行前所未有的“扭曲”,并控制偏振。通过任意角动量控制,可以打破标准自旋-轨道对称,第一激光在光源上产生完全角动量控制。3fo5z

这个准表面是用精心制作的纳米结构制造的,以达到预期的效果,是迄今为止制造的最极端的OAM结构,具有迄今为止最高的相位梯度。亚表面的纳米分辨率使低损耗、高损伤阈值的高质量涡流成为可能,使激光成为可能。结果激光在10和100的OAM状态下同时产生激光,得到迄今为止最高的AM。在变形曲面设置为生成对称状态的特殊情况下,激光将生成自定义结构光激光器的所有以前的OAM状态。

展望未来e6rsw

研究表明,特别有趣的是,这种方法适用于很多激光结构。例如,可以增加增益体积和变形表面的大小,以生产高功率块激光器,或者将系统缩小为使用单圆盘变形表面设计的芯片。在这两种情况下,激光模式都由泵的偏振控制,除子表面本身外,不需要空腔内部元素。研究迈出了将块状激光研究与片上设备研究相结合的重要一步。

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