“扭曲”的光束?

從牛頓到麥克斯韋到愛因斯坦,這些歷史上赫赫有名最傑出的學者幾個世紀以來都在研究「光」的本質。光是由電場和磁場組成的電磁波,場在垂直於波移動方向的方向上振盪。如果電場總是在同一平面內振盪,則稱光線性偏振。這種光的光子具有線性動量。例如,如果來自恆星的光子落在由一些透明材料製成的太陽帆上,那麼帆將吸收光子的動量並幫助推進航天器。反之,如果光的電場振動的平面的方向本身隨著波的移動而旋轉,則稱光是圓偏振的。在這種情況下,光具有自旋角動量。而被這種光擊中的浮珠,將像旋轉的行星一樣旋轉。

“扭曲”的光束?


在1992年,物理學家Woerdman教授掌握了一種令人感到震驚的新光束,它可以像螺旋狀螺旋一樣地扭曲。這種現象被稱為扭曲光,並開啟了一個新的光學領域。至今,扭曲光能被應用於製造光學鑷子和超強大的顯微鏡,最終,將可用於微型機械和新型光譜分析。但如今最重要的用途是在於光通信,扭曲光有可能大大增強數據網絡的帶寬。

“扭曲”的光束?

產生扭曲光的一種方法是將光發送通過貝殼狀透鏡,它可以將電場的振盪轉為類似螺旋的模式,就好像你拿了一根棒子並旋轉它來在電磁波的相位中產生一個渦旋一樣。爾後,扭曲的光束被用於製造光學鑷子,它使用激光來捕獲微觀粒子並控制它們的運動。近年來,研究人員已經建造了更小的光束,有些幾乎如人體的血細胞那麼寬。希望未來可以用它們來驅動微型齒輪,甚至納米技術。

此外,扭曲光的最大應用是通信。到目前為止,研究人員也一直在通過操縱光的顏色,強度或偏振來提高通信網絡的數據速率。藉由輸入扭曲的光,單個光束可以具有一個,兩個,三個甚至可能無限個扭曲的光。這些螺旋彼此不同,所以它們每個都可以用做信息編碼,併發送到遠處的接收器。或許,在不久的將來,這個扭曲光的應用將對現代科技提供重大突破。

“扭曲”的光束?


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