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(shí)，能夠攜帶并傳輸簡(jiǎn)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(lái)了新的可能性。
以往觀察到漩渦的場(chǎng)景通常只在水和空氣這兩大場(chǎng)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(gè)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(gè)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(guò)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(guò)程中每一部分的位置。由于這些激光脈沖的持續(xù)時(shí)間不到百萬(wàn)分之一秒，因此只有在特定時(shí)間點(diǎn)給出特定的相位值時(shí)，才能形成所需的形狀和特征。
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，研究團(tuán)隊(duì)使用了一系列透鏡、脊?fàn)罹w和一個(gè)類似小型投影儀的“空間光調(diào)制器”來(lái)發(fā)送激光脈沖。當(dāng)脈沖穿過(guò)這些設(shè)備到達(dá)探測(cè)器時(shí)，它們呈現(xiàn)出一串漩渦環(huán)的形狀，被稱為“時(shí)空渦旋弦”。團(tuán)隊(duì)制造的最大的渦旋環(huán)由28個(gè)不同的渦旋環(huán)組成。
接下來(lái)，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(gè)漩渦的弦成功傳輸了16384個(gè)像素的圖像。然而，他們預(yù)計(jì)，在未來(lái)可能的實(shí)驗(yàn)中，包含28個(gè)漩渦環(huán)的弦將是一種更有效的方法，能夠在短時(shí)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(duì)細(xì)節(jié)的把握。不過(guò)，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(lái)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(jì)各種有趣的結(jié)構(gòu)光，以探索其潛在的應(yīng)用價(jià)值。未來(lái)，科學(xué)家們將帶來(lái)更多不同結(jié)構(gòu)光方面的新突破。
來(lái)源：OFweek激光網(wǎng)發(fā)文
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