新型光波导技术有望持续推动光学的发展

光纤作为长距离光传输、光操控及增强光-物质相互作用的卓越平台，持续推动着光学技术的发展。近日，马克斯·普朗克光科学研究所（MPL）"超快与扭曲光子学"研究团队成功研制出一种革命性空心光纤，该光纤能根据光学涡旋的螺旋性进行选择性导光，在手性传感、涡旋模式生成和光通信领域展现出巨大应用潜力。相关研究成果已发表于《ACS Photonics》期刊。

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空心光纤

除长距离光传输外，光波导技术还为增强光-物质相互作用和调控导光特性提供了便捷途径。在众多光学属性中，纯偏振态对诸多应用与研究领域具有关键意义。经过多年发展，科学家已研发出多种能保持线偏振和圆偏振长距离传输的波导与结构材料，并实现了对这些偏振态的高精度分析。过去二十年间，具有复杂偏振态（如光学涡旋）的光束也获得了广泛应用。

近年来，支持光学涡旋传输的光纤技术为利用光携带的轨道角动量实现数据复用开辟了新路径，显著提升了光纤网络的传输容量。光学涡旋技术更被应用于制药行业的手性鉴别和电子运动控制领域。这些突破性进展使得开发能区分光学涡旋螺旋性的新型光学元件成为研究热点，但现有相关结构材料尚无法实现高精度鉴别。

MPL团队的研究突破了传统线偏振和圆偏振的光操控范式，成功开发出具有强螺旋二色性的新型空心波导。该波导的光学衰减特性与导光轨道角动量直接相关，能选择性传输特定螺旋性的光学涡旋，同时对反向螺旋性涡旋产生显著衰减。这种空心波导还可针对其他光学系统无法覆盖的光谱区域进行定制设计，通过填充液态或气态介质，可实现长距离光-物质相互作用研究。

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实验装置示意图

这项突破性技术有望催生具有卓越鉴别能力的新型器件，其性能可与晶体偏振器实现的线偏振鉴别相媲美，甚至实现超越。这项创新不仅为光学操控开辟了新维度，更为量子技术、生物传感和先进通信系统的发展奠定了重要基础。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1021/acsphotonics.4c02019