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光学and photonics

光学and photonics

在液晶中观察光的旋转引导散射

08 Dec 2020 雏菊牧羊人 
新的拓扑旋转
拓扑上的新旋转:在液晶中观察到旋转引导光散射(礼貌:Shutterstock / Serg-DAV)

正如拓扑绝缘体都为沿着边缘和表面行进的电子提供保护,光子也可以是拓扑保护的。当光子散射模式与仅一个自旋状态相关联时,可以发生这种情况。现在,印度和荷兰的研究人员发现,可以使用基于扭曲的向内 - 液晶的空间光调制器观察到旋转选择性或旋转不对称散射模式。他们的作品表明液晶可以通过控制材料紊乱与光的旋转轨道相互作用之间的相互作用来宿主拓扑状态。

拓扑过光

拓扑是与不断变形时不会改变的几何对象的数学领域。据说变形时不变的属性是拓扑。最近,物理学家对物理系统中的拓扑原则变得越来越感兴趣,以利用拓扑不变性,从而粒子不受当地扰动的影响。例如,电子的自旋极化电流可以在不散射的情况下流动,这些材料可以具有显着的技术应用。虽然大部分研究重点是电子,但许多研究群体现在正在关注光子学。

在光子的情况下,当控制通过介质的光子被控制时,可以出现拓扑保护,使得它们的旋转被“锁定”到特定的传播方向。这可以通过控制梁(其圆极化)与其轨道角动量之间的旋转角动量之间的相互作用来实现。当穿过某些材料时,认为可以操纵高斯光束,使其散射模式是旋转选择性的。

在各向异性材料上闪亮

在他们的 最近的研究, 出版于 物理评论A., Ankit Kumar Singh和同事 在印度科学教育和研究所,加尔各答和代尔夫特技术大学已经证明了一种在通过基于液晶调节器的高斯光束的傅里叶梁的傅里叶谱中产生自旋选择性散射模式的方法。

他们的实验使用了氦氖激光器产生高斯梁,该梁在空间上过滤然后线性偏振。然后通过介质 - 由液晶制成的透射空间光调制器。这具有可以使用施加的电压控制的性质,从而导致随机相位分布。在此之后,通过由四分之一波片和另一偏振器组成的偏振态分析器来传递光束。一旦将光束聚焦到光电探测器上,这使研究人员能够测量左圆极化和右圆极化光的分布。

他们发现,仅针对右圆偏振突起仅观察到随机散射的模式,而左圆偏振突起显示出没有散射模式。由此,他们得出结论,随机散射模式仅发生光的一个自旋状态,而另一个行进通过系统紊乱的媒体传播。

光子学的未来

虽然阶段仍然在初期,但拓扑光子的领域为基于轻型技术的未来提供了令人兴奋的可能性。自旋控制光子系统的潜在应用范围从高分辨率成像技术到微粒捕获。了解光的拓扑特性,因为它与不同材料互动将使研究人员将来能够在未来开发更强大的技术。

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者