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      4. 利用新型超表面激光器產生世界首例超手征光

        作者:實驗幫譯 來源:物理學家組織網 時間:2020-04-29 09:18 閱讀:974 [投稿]
        研究人員展示了世界上第一臺產生“超手征光”的超表面激光器,即一種具有超高角動量的光。這種激光器發出的光可以作為一種“光學扳手”來編碼光通信中的信息。

        研究人員展示了世界上第一臺產生“超手征光”的超表面激光器,即一種具有超高角動量的光。這種激光器發出的光可以作為一種“光學扳手”來編碼光通信中的信息。 

        “因為光可以攜帶角動量,這意味著它可以轉移到物質上。光攜帶的角動量越多,它傳遞的能量就越多。南非約翰內斯堡威特沃特斯蘭德大學(Wits)物理學院的安德魯·福布斯教授領導了這項研究,“不用物理扳手就可以擰東西(比如擰螺母),你現在可以在螺母上施加光源,它就會自己擰緊! 

        新的激光產生了一種新的高純度“扭曲光”,這是以前從激光中沒有觀察到的,包括關于激光報告的最高角動量。同時,研究人員開發了一種納米結構的亞表面,它具有有史以來最大的相位梯度,并允許在緊湊的設計中進行高功率操作。這意味著這是世界上第一臺可以按需產生奇異扭曲結構光狀態的激光器。 

        《自然光子學Nature Photonics》雜志近期發表了這項研究,該研究是威特沃特斯蘭德大學與南非科學和工業研究委員會(CSIR)、哈佛大學(美國)、新加坡國立大學(新加坡)、布魯塞爾大學(比利時)和意大利納米科學與技術中心共同合作研究。

         在他們的論文中,研究人員展示了一種新的激光,它可以產生任何想要的手征態,完全控制光的角動量(AM)分量、光的自旋(偏振)和軌道角動量(OAM)。

         

         
         

        激光設計是由哈佛團隊設計的納米級(比人頭發的寬度小1000倍)亞表面完全控制的。亞表面由許多微小的納米材料棒組成,當光通過時,這些納米材料棒會改變光。光線多次穿過亞表面,每次都會收到新的扭曲。 

        使它特別的是,對光來說,這種材料的性質在自然界是不可能找到的,因此被稱為“超材料”——一種虛構的材料。因為這些結構非常小,它們只出現在表面上,形成一個亞表面! 

        其結果是產生了直到現在還沒有從激光中觀察到的新形式的手征光,并在光源處完全控制了光的手征性,結束了一個公開的挑戰。 

        福布斯說:“目前有一種強大的驅動力,試圖用扭曲的光來控制手性物質,而要做到這一點,你需要一種扭曲度非常高的光:超級手性光!。各種工業和研究領域都需要超手性光來改善它們的加工過程,包括食品、計算機和生物醫學工業。 

        福布斯說:“我們可以在物理機械系統無法工作的地方用這種光驅動齒輪,比如在微流體系統中驅動流量。使用這個例子,目標是在芯片上而不是在一個大的實驗室里執行藥物,通常被稱為芯片上的實驗室。因為所有的東西都很小,所以光是用來控制的:移動物體并對物體進行分類,比如好的和壞的細胞。扭曲的光線被用來驅動微型齒輪,以使流體流動,并用光線模擬離心機! 

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