科学发现激光发出新“烟圈”

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物理学家们发现了激光身上的一个独特性能：激光能够创造出它自己的能量旋涡流，这种现象看起来像是有很多个“烟圈”。

这种光能的环形的圆圈，目前被官方定义为时空光流旋涡(spatiotemporal optical vortices)，或者简称为STOVs，随同激光一起前进并控制着它周围的能量流动。

最新研究报道称，这些“烟圈”不仅能够帮助好几年来研究激光受阻的科学家们解释一些现象，而且它们也为激光打开了一条新的道路，让激光能够应用于从显微镜到高速网络连接的各个领域。

“激光已经被研究了好几十年了，原来结果竟然是STOVs一直在我们眼皮子底下。”这篇报道的资深作者，美国马里兰大学的Howard Milchberg声称。

“这是一个有力的、自然的一直存在于那里的特性。这种现象背后是，在过去30多年里，在我们的领域里面竟有如此多的事情可以做。”

在合适的条件下，激光束能够“自聚焦”，然后在行进的过程中变得更为激烈，而不像普通的光束，它们只能够象征性地随着它们想要达到的尺寸大小延展。这种自聚焦类型的光束正是研究者们一直以来苦苦探索的。

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这种激光携带的光能被“STOVs”所控制，它们流动穿越圆圈的里面，再回环流出圆圈的外面。(如上图)

对于科学家来说让它们变得如此有价值的一点是它们能够凭借光线本身自如前行。

“我们发现的这种烟圈旋涡很可能比之前广为人知的光学旋涡应用得更为广泛，因为他们是时间动态的，这意味着它们是随着光线移动而不是保持固定不变的状态。”这个团队的成员Nihal Jhajj解释说。

“这意味着这些烟圈对于操纵粒子接近光速地移动是非常有价值的。”
另外一种类型的旋涡(轨道角动量旋涡)从1990年起就被用于改善显微镜检查和通讯行业，也被用于计算机领域。

这些现象可见下图：
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与“OAM”旋涡不同的是，“STOVs”现在让科学家们有了一种不同的结构去研究。

这个团队拿这种激光“烟圈”和一种电气天使的光环来做比较，在光环和天使的头部之间反反复复地进行能量发射。

“STOV对于激光束来说不仅仅是一个像天使光环一样的旁观者，”Milchberg解释说，并将“STOVs”如何控制中央束的形状和能量流记录了下来。

“她更像是一个电动的天使的光环，能够在光环和天使的头部反复地进行能量发射。我们都非常期待看到未来这项发现将会带给我们什么。”

现在，Milchberg 和 Jhajj对于“STOVs”潜在的应用只能够用广义的术语进行交谈。为了弄懂他们是如何操作的更多的研究将会进一步展开。

但是考虑到它们能够控制中央束的形状和能量流，从高级的显微镜检查技术到光学计算机的领域它们将会有广泛的潜在应用。

本文译自 ScienceAlert，由 黑天鹅 编辑发布。