光学芯片上的漩涡

矛盾的传统概念,光在这种连续梁不传播射线。相反,其能量以螺旋的方式在一个空心锥形束形状。梁因此看起来非常像一个漩涡或强热带风暴,其光线扭曲的左撇子或右撇子。理论上,没有限制扭曲光线。

在量子力学中,该特性是相关的轨道角动量(OAM)的光子-光子在这样的光束可以认为轨道梁轴,有点类似于行星绕太阳的运动或电子围绕着原子核。

当这样的光与物质相互作用,它断言一个旋转力(力矩)对此事;因此可以作为所谓的“光学扳手”除了“光镊”,它可以旋转以及陷阱微观粒子或液滴。不同程度的扭曲也可以用来传输信息——允许更多的信息是由一个单一的光信号,并增加光学通信链路的容量。

光束在同一频率,但不同的OAM值可以用来传输不同的流信息。光的单粒子(光子)可以使用这些不同程度的扭曲代表量子信息,在单个光子可以扭转顺时针和逆时针方向的同时。应用程序也正在开发使用光成像和传感等目的。例如一些分子手性——他们看起来一样在正常被光学涡旋光束的光学显微镜,直到与不同程度或方向的转折。

传统等代梁依靠大量光元素,如盘子,眼镜,和全息图。这些都是很好的研究,但可以方便对于许多应用程序,尤其是需要大量这样的光束在高存储密度。

相比之下,新发射器发明在布里斯托尔只有几微米大小和数千次小于传统元素。它们基于硅光波导,可以使用标准的集成电路制造技术。

思远,光子学的光子信息系统教授布里斯托尔大学的研究小组的研究,说:“我们的显微镜光学涡旋设备非常小而紧凑,硅晶片包含成千上万的发射器可以捏造以非常低的成本和高容量。

”这样的综合设备和系统可能打开全新的应用程序使用散装光学光学涡旋光束之前高不可攀。”

这些设备很容易互相连接以形成复杂和大型阵列在光子集成电路,并可用于应用程序包括通信、传感和微观粒子操纵。

中心副主任马克·汤普森博士在布里斯托尔大学的量子光子学,补充道:“也许最令人兴奋的应用之一是扭曲的控制光在单光子水平,使我们能够利用光学涡旋的量子力学性能为未来的应用在量子通信和量子计算。”