據物理學家組織網10月18日報道，英國布里斯托爾大學科學家領導的國際研究團隊展示了硅芯片“光學漩渦光束” 發射器集成陣列。相關研究報告將發布在最新一期《科學》雜志上。

      一般而言，生成“光學漩渦光束”需要透鏡和全息攝影等有關光學組件。這雖利于科研但對于其他應用卻十分不便，尤其是在需要大量、高密度的該種光束時。而布里斯托爾大學發明的新發射器只有幾微米大，比傳統的元件尺寸要小數千倍。同時，它們還以硅光波導為基礎，因此可以利用標準的集成電路制造技術制成。

      科研人員表示，他們制成的微型光學漩渦設備十分小巧、緊湊，因此硅芯片內能容納數千個發射器，而制造成本也很低廉。這種集成設備和系統能夠開拓有關光學漩渦的全新應用：其能輕易地互相連接，形成光子集成電路中復雜的大型陣列，并被用于通信、傳感和微粒操控等領域。

      與傳統的理念相左，這些光束并不會以直線傳播，相反，它們的能量會在中空的圓錐形波束形狀內呈螺旋狀傳遞。因此這些光束看起來更像是旋風或漩渦，向左或向右扭動著。而理論上對它們的扭曲方式也沒有限制。在量子力學中，這一特征與光子的軌道角動量相關。也就是說在這些光束中的光子可被認為會環繞光束軸運行，這與行星環繞恒星旋轉運動類似。

      當這些光與物質相互作用時，其可以在物質上保持一個扭矩力，因此它能被用作“光學扳手”，對微粒或液滴進行旋轉和囚禁。不同程度的扭曲也可用來傳輸信息，其能允許單個光學信號攜帶更多的信息，并增加光學通信線路的容量。

      頻率相同而軌道角動量不同的光束能夠傳輸不同的信息流。單個光子能夠利用這些程度不一的扭曲來代表量子信息，其能同時呈現順時針和逆時針的扭曲效果。此外，利用這些光進行成像和傳感的應用也在研發之中。例如，在普通的光學顯微鏡下手性分子看起來幾乎一樣，而在“光學漩渦光束”的照射下，科學家能輕易發現不同程度或方向不同的扭曲。

      研究人員還談到，最令人興奮的應用之一莫過于單光子水平的扭曲光控制，這使他們能夠探索和開發光學漩渦的量子力學性能，并為未來在量子通信和量子計算等方面的應用奠定基礎。