最新研究表明，超快的激光脈沖能夠創(chuàng)造出類似煙圈的漩渦結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在相互連接時，能夠攜帶并傳輸簡單的圖像信息。這一發(fā)現(xiàn)為光學(xué)通信和信息傳輸領(lǐng)域帶來了新的可能性。

以往觀察到漩渦的場景通常只在水和空氣這兩大場景中，但馬里蘭大學(xué)Howard Milchberg領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，相似的漩渦結(jié)構(gòu)也可以在光束中形成，即所謂的旋渦環(huán)。在這種結(jié)構(gòu)中，光粒子（或光子）像煙圈中的空氣粒子一樣扭曲和旋轉(zhuǎn)。

Milchberg指出，隨著在光中制造旋渦技術(shù)的日益普及，這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景十分廣闊。“這個領(lǐng)域正在快速發(fā)展，人們正在探索這些結(jié)構(gòu)在光學(xué)領(lǐng)域中的新用途。其中，信息承載能力是一個特別值得關(guān)注的方面。”

為了實(shí)現(xiàn)激光旋渦環(huán)，研究小組通過精確調(diào)整光的強(qiáng)度和相位，成功地賦予了激光脈沖甜甜圈般的形狀和煙圈的旋轉(zhuǎn)特征。

光是一種電磁波，其相位決定了波在振蕩過程中每一部分的位置。由于這些激光脈沖的持續(xù)時間不到百萬分之一秒，因此只有在特定時間點(diǎn)給出特定的相位值時，才能形成所需的形狀和特征。

在實(shí)驗(yàn)過程中，研究團(tuán)隊(duì)使用了一系列透鏡、脊?fàn)罹�體和一個類似小型投影儀的“空間光調(diào)制器”來發(fā)送激光脈沖。當(dāng)脈沖穿過這些設(shè)備到達(dá)探測器時，它們呈現(xiàn)出一串漩渦環(huán)的形狀，被稱為“時空渦旋弦”。團(tuán)隊(duì)制造的最大的渦旋環(huán)由28個不同的渦旋環(huán)組成。

接下來，研究人員將他們的標(biāo)志圖像編碼到一串漩渦環(huán)的屬性中。作為原理驗(yàn)證，他們使用16個漩渦的弦成功傳輸了16384個像素的圖像。然而，他們預(yù)計，在未來可能的實(shí)驗(yàn)中，包含28個漩渦環(huán)的弦將是一種更有效的方法，能夠在短時間內(nèi)傳輸大量信息。

南加州大學(xué)的艾倫·威爾納（Alan Willner）表示，用光制造類似甜甜圈的漩渦需要高度的精確性和對細(xì)節(jié)的把握。不過，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)提供了一些類似于“配方”的指導(dǎo)原則，這將有助于未來制造更多不同類型的漩渦結(jié)構(gòu)。

目前，全球各地的研究小組都在嘗試設(shè)計各種有趣的結(jié)構(gòu)光，以探索其潛在的應(yīng)用價值。未來，科學(xué)家們將帶來更多不同結(jié)構(gòu)光方面的新突破。

來源：OFweek激光網(wǎng)發(fā)文