“扭曲”的光束?

从牛顿到麦克斯韦到爱因斯坦,这些历史上赫赫有名最杰出的学者几个世纪以来都在研究「光」的本质。光是由电场和磁场组成的电磁波,场在垂直于波移动方向的方向上振荡。如果电场总是在同一平面内振荡,则称光线性偏振。这种光的光子具有线性动量。例如,如果来自恒星的光子落在由一些透明材料制成的太阳帆上,那么帆将吸收光子的动量并帮助推进航天器。反之,如果光的电场振动的平面的方向本身随着波的移动而旋转,则称光是圆偏振的。在这种情况下,光具有自旋角动量。而被这种光击中的浮珠,将像旋转的行星一样旋转。

“扭曲”的光束?


在1992年,物理学家Woerdman教授掌握了一种令人感到震惊的新光束,它可以像螺旋状螺旋一样地扭曲。这种现象被称为扭曲光,并开启了一个新的光学领域。至今,扭曲光能被应用于制造光学镊子和超强大的显微镜,最终,将可用于微型机械和新型光谱分析。但如今最重要的用途是在于光通信,扭曲光有可能大大增强数据网络的带宽。

“扭曲”的光束?

产生扭曲光的一种方法是将光发送通过贝壳状透镜,它可以将电场的振荡转为类似螺旋的模式,就好像你拿了一根棒子并旋转它来在电磁波的相位中产生一个涡旋一样。尔后,扭曲的光束被用于制造光学镊子,它使用激光来捕获微观粒子并控制它们的运动。近年来,研究人员已经建造了更小的光束,有些几乎如人体的血细胞那么宽。希望未来可以用它们来驱动微型齿轮,甚至纳米技术。

此外,扭曲光的最大应用是通信。到目前为止,研究人员也一直在通过操纵光的颜色,强度或偏振来提高通信网络的数据速率。借由输入扭曲的光,单个光束可以具有一个,两个,三个甚至可能无限个扭曲的光。这些螺旋彼此不同,所以它们每个都可以用做信息编码,并发送到远处的接收器。或许,在不久的将来,这个扭曲光的应用将对现代科技提供重大突破。

“扭曲”的光束?


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