En mikrolaser, der udsender spiralformet lys

Forskere demonstrerede for nylig realiseringen af ​​en integreret mikrolaser baseret på et nyt design, der udsender lys i kirale tilstande, producerer dermed korkskruer af lys. Et objekt siges at være chiralt, hvis det kan skelnes fra sit spejlbillede. På grund af deres spiralformede form, proptrækkere er særligt gode eksempler.

Sådanne kirale objekter er allestedsnærværende i naturen, fra roterende galakser til DNA -dobbeltspiralen. Lysets kiralitet kan defineres, når dets fase snor sig langs dens udbredelsesakse. I 1990'erne, det blev erkendt at udnytte et sådant kiralt træk ved lysfelter, kaldet orbital vinkelmoment (OAM), kunne være teknologisk fordelagtig. Ja, OAM repræsenterer en ubegrænset grad af frihed, da fasefronten teoretisk set kan vindes et vilkårligt stort antal gange inden for en optisk periode.

Det giver derfor et drastisk forstørret grundlag for kodning af information i forhold til de almindeligt anvendte polariseringstilstande af lys, som er begrænset til et todimensionalt grundlag. Multiplexering af oplysninger på et sådant højere dimensionelt grundlag ville give mulighed for at forbedre effektiviteten af ​​både klassiske og kvanteinformationsprotokoller dramatisk. Desuden, overførsel af så store værdier af vinkelmoment til massive partikler er et stærkt aktiv for optiske manipulationsordninger i atomskalaen (dvs. atompincet).

Forskere fra teamet ledet af Jacqueline Bloch ved Center de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N, CNRS - Univ. Paris-Sud/Paris-Saclay) i Palaiseau, sammen med samarbejdspartnere fra Laboratory PhLAM i Lille og fra Institut Pascal i Clermont-Ferrand, har rapporteret demonstrationen af ​​en ny integreret laserarkitektur, der udsender lys i en kiral tilstand, producerer dermed korkskruer af lys. Den forstyrrende fordel ved denne mikrolaser ligger i muligheden for at styre proptrækkerens orientering (fra uret til mod uret) ved hjælp af enkle optiske midler. Deres arbejde er blevet offentliggjort i Natur fotonik .

For at generere disse kirale lystilstande, forskerne har brugt en tilgang baseret på to hovedingredienser. Først, de fremstillede et sekskantet laserhulrum dannet af seks koblede mikropiller. Som et resultat af deres enheds rotationssymmetri, de resonerende tilstande giver OAM veldefinerede værdier. For det andet, for at favorisere emission fra enten optiske tilgange med eller mod uret, som kræver afbrydelse af tids-reverseringssymmetri i systemet, de tog fordel af en konstrueret kobling mellem polariseringen og lysets OAM. Denne kobling gør det muligt at generere en lasemission med en nettokiralitet ved hjælp af en cirkulært polariseret optisk pumpe. Som resultat, denne nye mikrolaser udsender sammenhængende lys med eller mod uret afhængigt af den optiske pumpes cirkulære polarisering.

Den meget generelle ordning, der foreslås og implementeres i dette arbejde, baner vejen til realiseringen af ​​nye generationer af mikrolasere, der udsender chiralt lys, der kan bruges til at indkodning af information i orbitalt vinkelmoment.