一种产生全新动态光结构的方法

来源:CC0公共领域

科学家们并非每天都能制造出一种全新的光，但当他们制造出这种光时，其意义是巨大的。在1992年，当发现带有轨道角动量的扭曲光束时，研究人员意识到与当前方法相比，有可能提高数据传输速度。 另外，在2005年，诺贝尔物理学奖因光频率梳的发明而获得，光频率梳是一种产生等距非扭曲光频率频谱的装置。 这种梳子已经成为计量学和原子钟的基本工具。

现在，感谢南加州大学维特比分校电子与计算机工程教授艾伦•威尔纳和他最近的博士毕业生赵哲的研究，我们可以在这个列表中添加一个新的结构。在发表在《自然通讯》上的一篇论文中，这对搭档展示了如何将扭曲光和频率梳结合在一起可以产生一种更新颖的光结构。

一段时间以来，威尔纳的实验室和谢明华电气工程系的光通信实验室分别研究了扭曲光束和频率梳。这两种研究方法在他的实验室里是相对独立的，直到赵哲意识到:如果我们把不同的光学频率和不同的扭曲光组合起来会怎么样?把这些结合在一起就产生了全新的东西。

在给定的距离，光可以围绕它的中心动态旋转，并围绕另一个中心轴旋转。“这类似于地球绕轴自转，同时绕太阳自转，同时经历两种形式的动态运动。这种新的光结构携带着两种形式的轨道角动量，”威尔纳说。“使用不同的光频率和不同的扭曲光模式，结合在一起，可以产生新的光的动态结构。”

这个团队的研究让我们对光的产生和传播有了更深入的了解。这一创新可能会在传感、成像、制造和计量等领域有未来的应用——任何你可能希望光线具有新颖动态运动的地方。

“简而言之，通过这种技术，光线可以被裁剪得比以往任何时候都更加细致和精致，”赵哲说。在如何动态构造光方面的进展可能会在许多领域带来重大突破。它的创建为一组新的工具打开了大门。

目前，威尔纳，赵哲和其他研究小组将重点放在他们可以使用此新工具构建其他独特设计的光源上。