最新研究表明，超快的激光脈沖能夠創造出類似煙圈的漩渦結構，這些結構在相互連接時，能夠攜帶并傳輸簡單的圖像信息。這一發現為光學通信和信息傳輸領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Howard Milchberg領導的研究團隊發現，相似的漩渦結構也可以在光束中形成，即所謂的旋渦環。在這種結構中，光粒子（或光子）像煙圈中的空氣粒子一樣扭曲和旋轉。
Milchberg指出，隨著在光中制造旋渦技術的日益普及，這種結構的應用前景十分廣闊。“這個領域正在快速發展，人們正在探索這些結構在光學領域中的新用途。其中，信息承載能力是一個特別值得關注的方面。”
為了實現激光旋渦環，研究小組通過精確調整光的強度和相位，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時間不到百萬分之一秒，因此只有在特定時間點給出特定的相位值時，才能形成所需的形狀和特征。
在實驗過程中，研究團隊使用了一系列透鏡、脊狀晶體和一個類似小型投影儀的“空間光調制器”來發送激光脈沖。當脈沖穿過這些設備到達探測器時，它們呈現出一串漩渦環的形狀，被稱為“時空渦旋弦”。團隊制造的最大的渦旋環由28個不同的渦旋環組成。
接下來，研究人員將他們的標志圖像編碼到一串漩渦環的屬性中。作為原理驗證，他們使用16個漩渦的弦成功傳輸了16384個像素的圖像。然而，他們預計，在未來可能的實驗中，包含28個漩渦環的弦將是一種更有效的方法，能夠在短時間內傳輸大量信息。
南加州大學的艾倫·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節的把握。不過，研究團隊已經提供了一些類似于“配方”的指導原則，這將有助于未來制造更多不同類型的漩渦結構。
目前，全球各地的研究小組都在嘗試設計各種有趣的結構光，以探索其潛在的應用價值。未來，科學家們將帶來更多不同結構光方面的新突破。
來源：OFweek激光網發文
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