研究人员找到改变激光光束轨道角动量的方法

威特沃特斯兰德大学的研究人员利用激光器的几何相，首次实现了一种改变激光光束的轨道角动量的方法。

《自然光子学》NaturePhotonics 杂志发表了由南非和意大利的研究人员发现的这一新型激光器的研究成果，这种激光器能够产生“扭曲”的激光束作为其输出。激光输出和新型激光形成的一组激光束叠加，称为矢量涡旋光束。首次利用到激光器中的几何相位，这项工作为研究光通信、激光加工、生物医药等应用中的新型激光器开辟了道路。

这个想法是由威特沃特斯兰德大学（WITS）的安得烈·福布斯教授设想出来的，并且他还带领着整个合作研究，同时所有关键的实验是由科学与工业研究理事会（CSIR）的达里尔·奈杜博士操作进行的。

团队成员斯蒂夫·鲁教授、安吉拉·杜德利博士和伊戈尔·利特博士对这项工作都有着很显著的贡献。自定义几何相位光学，没有这一理念，实验的实现将是不可能的，这是由意大利那不勒斯大学的研究团队提出的，其中包括洛伦佐·马鲁奇教授和布鲁诺·皮奇里洛教授。

“我们都熟悉的日常生活中的角动量：旋转的地球进行自旋角动量，绕地球进行的轨道角动量（OAM）。光也可以携带角动量：通过其极化（自旋），并通过其模式和相位的轨道角动量，”福布斯说。

激光中控制自旋产生光已经有几十年时间了，但是在激光中生产的轨道角动量并非如此简单。光载轨道角动量是通过扭曲光的相位成螺旋形状进行创建，会形成一个螺旋状。

因为越靠近光束的中心，模式的扭曲变得越来越紧，直至光消失，这样的光束通常被称为环状光束或涡旋光束。问题是，通常激光器不能分辨出光是按顺时针方向旋转的光还是光是逆时针方向旋转的，所以激光只是在不受控制的方式下进行的组合。

此外，结合自旋和轨道分量由单一的激光产生的光束，是两个动量的混合，这在之前是没有被证实的。