德国研究人员发现激光束可追踪高速粒子轨迹

激光束中的加速粒子

但是如果偏振方向都被屏蔽到某个点，相应的箭头就失去了“对手”，就会出现净偏振（net polarization）；此时每个穿过光束的微粒轨迹就会有所不同。因此只有在当微粒的大约尺寸明确的情况下，才能利用激光束来准确的确定粒子的轨迹。这是因为一个小球体飞过光束附近所留下的偏振轨迹与较大的球体在较远距离经过光束中心时留下的轨迹相似。

埃尔朗根研究人员通过实验证明了他们的光学运动传感器的工作原理。他们所利用的是直径为一毫米的金属球，并记录下该金属球在激光束中的偏振轨迹。最后，他们还测试了传感器对激光束中出现物体的反应速度。

经典缠绕态激光束能改善LIDAR技术

Christoph Marquardt表示：“在这些测试中，新技术展现出了其相比目前用于追踪超快速物体轨迹的方法的优越性。”尽管高速摄像机每秒钟能记录数十亿计的图像，但是他们的成本昂贵，持续时间也只是一瞬间。同时，短脉冲光束也已经被用来记录粒子的轨迹，而且时间分辨率也很高。这是通过更改激光脉冲拍摄粒子以较小增量运动后的图像延时来达到的。这就意味着不仅要知道粒子何时开始运动，而且运动过程也需要不断以相同方式重复进行。

埃尔朗根研究人员研发的这项技术就没有上述缺陷。参与该项目的Stefan Berg-Johansen指出：“我们可以为研究设想几个应用方法，不仅仅因为该技术相对简单，而且成本较低；如果我们需要使用额外的或者不同类型的激光束，我们甚至可以追踪三维粒子的运动轨迹。”可以通过径向偏振光束来记录光学镊子紧紧抓住的粒子的运动轨迹。也就是说，粒子的运动轨迹可以通过热运动表现出来。最后，当今已经在科学和工程领域被用来测量距离和速度的LIDAR技术，可以通过经典缠绕激光束进行改善。LIDAR技术可以在激光束的方向上测量距离以及运动轨迹；埃尔朗根研究方法也可以通过简单的方式记录横向运动的轨迹。