美國哈佛大學研(yan)究人員日(ri)前通過(guo)將(jiang)等(deng)(deng)離子體(ti)納米器(qi)(qi)件集成(cheng)在激光(guang)器(qi)(qi)出射端面的(de)方式，實(shi)現了對激光(guang)偏振態的(de)控制(zhi)。這一成(cheng)果將(jiang)減(jian)少激光(guang)設備的(de)成(cheng)本和體(ti)積(ji)，有(you)可能會給照明、3D顯示器(qi)(qi)等(deng)(deng)領域(yu)帶來革新(xin)。
光(guang)(guang)束(shu)的(de)(de)(de)偏(pian)(pian)振(zhen)是(shi)指光(guang)(guang)場中電場分量振(zhen)動的(de)(de)(de)方向：如(ru)果電場振(zhen)動的(de)(de)(de)軌跡是(shi)一條直線，對應的(de)(de)(de)光(guang)(guang)束(shu)被稱(cheng)為線偏(pian)(pian)振(zhen);如(ru)果電場劃過的(de)(de)(de)軌跡是(shi)圓(yuan)形，對應的(de)(de)(de)光(guang)(guang)束(shu)被稱(cheng)為圓(yuan)偏(pian)(pian)振(zhen)。目前的(de)(de)(de)半導體激(ji)光(guang)(guang)器(qi)僅能(neng)(neng)產生(sheng)方向固(gu)定的(de)(de)(de)線偏(pian)(pian)振(zhen)光(guang)(guang)束(shu)，不能(neng)(neng)發出沿任(ren)意方向偏(pian)(pian)振(zhen)的(de)(de)(de)線偏(pian)(pian)振(zhen)光(guang)(guang)和圓(yuan)偏(pian)(pian)振(zhen)光(guang)(guang)。如(ru)果需要各(ge)式各(ge)樣偏(pian)(pian)振(zhen)態的(de)(de)(de)激(ji)光(guang)(guang)束(shu)，只能(neng)(neng)將(jiang)體積大且昂貴的(de)(de)(de)偏(pian)(pian)振(zhen)片或波片等(deng)光(guang)(guang)學器(qi)件(jian)放置(zhi)于激(ji)光(guang)(guang)器(qi)出射光(guang)(guang)束(shu)所通過的(de)(de)(de)路徑才能(neng)(neng)產生(sheng)。
哈佛大學(xue)研究人(ren)員控(kong)制激光(guang)偏(pian)振態的(de)(de)(de)方法與以(yi)(yi)往(wang)不同。他(ta)們(men)將(jiang)等(deng)離(li)子體納(na)米(mi)器(qi)件集成在激光(guang)器(qi)出射(she)端面(mian)，使激光(guang)器(qi)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)光(guang)束(shu)不能立即釋放，而是先轉化為在端面(mian)上(shang)傳播的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)等(deng)離(li)子體。通過(guo)對端面(mian)納(na)米(mi)結構(gou)的(de)(de)(de)設(she)計(ji)，研究人(ren)員可(ke)以(yi)(yi)控(kong)制表(biao)面(mian)等(deng)離(li)子體的(de)(de)(de)傳播方向，以(yi)(yi)及各(ge)方向的(de)(de)(de)強度和相位。這些表(biao)面(mian)等(deng)離(li)子體最后(hou)被釋放，成為多束(shu)自由光(guang)波(bo)，它們(men)在空間中疊加(jia)組合，可(ke)以(yi)(yi)產(chan)(chan)生(sheng)所需的(de)(de)(de)偏(pian)振態光(guang)。
這項研究成(cheng)果4月(yue)13日作為封(feng)面文(wen)章刊登(deng)在美國《應(ying)用(yong)物(wu)(wu)理(li)通訊》雜志(zhi)上。論文(wen)第(di)一(yi)作者、哈(ha)佛(fo)大(da)學(xue)(xue)工程(cheng)和(he)(he)(he)應(ying)用(yong)科學(xue)(xue)學(xue)(xue)院博士生(sheng)虞南方4月(yue)14日在接受(shou)新華社記者采(cai)訪(fang)時說(shuo)，偏振(zhen)態光束有諸多實際用(yong)途。例如(ru)，衛星(xing)通信和(he)(he)(he)光纖通信中采(cai)用(yong)同頻率(lv)的(de)(de)兩束正交的(de)(de)電磁(ci)波(bo)能使信號的(de)(de)傳輸率(lv)翻倍;生(sheng)物(wu)(wu)和(he)(he)(he)化(hua)學(xue)(xue)科學(xue)(xue)家(jia)利用(yong)對左(zuo)旋和(he)(he)(he)右旋圓偏振(zhen)光吸收(shou)率(lv)的(de)(de)差(cha)別來(lai)檢測具(ju)有對映異(yi)構體特性的(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)分(fen)子或生(sheng)物(wu)(wu)大(da)分(fen)子;不同偏振(zhen)態的(de)(de)激光光束還(huan)被用(yong)于量(liang)子密碼技術中。
虞南(nan)方說，這項研究(jiu)工作直接的(de)應(ying)用價值在于(yu)可(ke)能減少上(shang)述激(ji)光(guang)(guang)設備的(de)成(cheng)本和體(ti)積，擴(kuo)大激(ji)光(guang)(guang)的(de)應(ying)用范(fan)圍(wei)。在更(geng)普遍(bian)的(de)意(yi)義上(shang)，等(deng)離子體(ti)納米(mi)器件可(ke)以被集成(cheng)在任何光(guang)(guang)源表面，它(ta)們對光(guang)(guang)束偏振態的(de)自由控制可(ke)能會給照明(ming)、3D顯示器等(deng)領域(yu)帶來革新。
據虞南方介紹，哈佛大學目前已經就這項技術提出專利申請。
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