Исследователи продемонстрировали первый в мире metasurface лазер, который производит «супер-хиральных свет»: свет с ультра-высоким угловым моментом. Свет от этого лазера может быть использован в качестве типа «оптический ключ» или для кодирования информации в оптической связи.
«Потому что свет может переносить момент импульса, это означает, что это может быть передано дело. Чем больше угловой момент Света несет, тем больше он может передать. Так что вы можете думать о свете как себя оптический ключ’,» профессор Эндрю Форбс из школы физики при Университете Витватерсранда (остроумие) в Йоханнесбурге, Южная Африка, который возглавлял исследование. «Вместо того, чтобы использовать физический ключ, чтобы крутить вещи (например, завинчивание гаек), теперь вы можете пролить свет на гайку и она натянется.»
Новый лазер производит новый высокой чистоты «закрученный свет» не наблюдается от лазеров, включая самый высокий угловой момент передает с помощью лазера. Одновременно ученые разработали нано-структурированных metasurface, что имеет большой градиент фазы из когда-либо созданных и позволяет более высокой мощности в компактном корпусе. Импликация-это первая в мире лазер для изготовления экзотических государств витой структурированный свет, по требованию.
Природа Фотоника сегодня опубликовала в сети исследование, которое было сделано в сотрудничестве между умом и Советом по научным и промышленным исследованиям (CSIR) в Южной Африке, Гарвардский университет (США), Национального университета Сингапура (Сингапур), брюссельский Свободный университет (Бельгия) и ЦЯНТ — Фонд Институт итальянской техники через Джованни Пасколи (Италия).
В своей статье под названием: высокой чистоты орбитальным угловым моментом государств с видимым metasurface лазера, исследователи продемонстрировали новое лазерное производить любой желаемой хирального состояния легкого, с полным контролем над угловым моментом (АМ) компонентов света, спина (поляризации) и орбитального углового момента (ОАМ) света.
Лазерный дизайн, полное управление с помощью нового нанометровых размеров (в 1000 раз меньше толщины человеческого волоса) metasurface — разработан в Гарвардской группы-в пределах лазера. В metasurface состоит из множества крошечных стержней из наноматериала, который изменяет свет, как она проходит через. Свет проходит через metasurface много раз, получая новый поворот каждый раз, когда он делает это.
«Что делает его особенным является то, что на тот свет, материал имеет свойства невозможно найти в природе, и так называемый «метаматериал» — понарошку материал. Поскольку строения были настолько малы, они появляются на поверхности, чтобы сделать metasurface».
Результатом является генерация новых форм киральных света не наблюдается от лазеров до сих пор, и полностью контролировать хиральность света в источнике, закрыв открытый вызов.
«Есть сильное езды на данный момент, чтобы попытаться контролировать хиральной материи с витыми света, и для того чтобы это работало вам нужен свет с очень высокой закрутки: супер-хиральных свет», — пишет Forbes. Различных отраслях промышленности и научных исследованиях требуют супер-хиральных свет, чтобы улучшить свои процессы, в том числе продукты питания, компьютерных и биомедицинских производств.
«Мы можем использовать этот тип света в оптически приводы, где физико-механические системы не будут работать, например, в микро-жидкостных системах гнать поток», — пишет Forbes. «Используя этот пример, цель состоит в том, чтобы проанализировать медицины на чипе, а не в большой лаборатории, и в народе называемые лаборатории-на-чипе. Потому что все маленькое, света предназначен для управления: двигаться вещи вокруг и сортировать вещи, такие как хорошие и плохие клетки. Закрученный свет используется для привода микро-шестерни, чтобы получить поток, идущий, и имитировать центрифуги со светом».
Кирального вызов
«Хиральность» — термин, часто используемый в химии для описания веществ, которые являются зеркальным отражением друг друга. Эти соединения имеют «руку» и может рассматриваться как лево — или правосторонней. Например, лимонный и апельсиновый ароматизаторы имеют одинаковый химический состав, но отличаются только в их «объективности.»
Свет также является хиральной, но имеет две формы: спина (поляризации) и ОАМ. Спин я похож на планетах, вращающихся вокруг собственных осей, а ОАМ похож на планетах, вращающихся вокруг Солнца.
«Контролировать хиральность свет на источник является сложной задачей и очень актуальна из-за многих приложений, которые требуют его от оптического контроля хирального вещества, метрологии, связи», — пишет Forbes. «Полное хиральный контроль подразумевает контроль полный угловой момент Света, поляризации и OAM».
Из-за ограничений дизайна и осуществлении препятствий, лишь очень небольшое подмножество хиральных Штатов было произведено на сегодняшний день. Хитроумные схемы были разработаны для управления спиральность (комбинация вращения и линейного движения) балок ОАМ, но они тоже ограничивались этот симметричный набор режимов. Не удалось записать некоторые нужные хирального состояния света и лазера производят его до сих пор.
Metasurface лазера
Лазер используется metasurface, чтобы наполнить свет с ультра-высоким угловым моментом, придавая ему беспрецедентную «изюминкой» в своей фазе, а также контроля поляризации. Произвольное угловое контроль обороты, стандартные спин-орбитального симметрии может быть сломал, для первого лазера для получения полного управления угловым импульсом света на источник.
В metasurface была построена из тщательно наноструктур для получения желаемого эффекта, и является самым крайним в структуру ОАК до сих пор производство, с высоким градиентом фазы пока не поступало. Постановление metasurface нанометров сделал возможным высококачественный вихрь с низкими потерями и высоким порогом повреждения, сделать лазером можно.
В результате появился лазер, который может ласп государств ОАМ 10 и 100 одновременно на самом высоком сообщили утра от лазера на сегодняшний день. В особом случае, что metasurface настроен на симметричный государства, то лазер производит все предыдущие государства ОАМ сообщили из таможни структурированный свет лазеров.
Идти вперед
«Что нас особенно радует, наш подход подходит для многих лазерных архитектур. Например, мы могли бы увеличить объем выручки и размер metasurface для производства сыпучих лазер высокой мощности, или мы могли бы сжать систему на кристалле с использованием монолитной конструкции metasurface», — пишет Forbes.
«В обоих случаях режим генерации будет контролироваться поляризации насос, не требующий никаких внутрирезонаторная другие элементы, помимо самого metasurface. Наша работа представляет собой важный шаг в направлении объединения исследований в объемных лазерах с тем, что на микросхемах».
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!