Kalejdoskop spejl symmetri inspirerer nyt design til optiske værktøjer, teknologier

I et kalejdoskop, spejle er placeret i vinkler for at skabe en visuel illusion af flere, symmetriske billeder fra ét originalt objekt. Antallet af symmetriske akser i kalejdoskopet afhænger af antallet af spejle og vinkler indeni.

Henter inspiration fra denne flerakse symmetri, forskere har opdaget en ny metode til at skabe spejlsymmetriske akser i lysets polarisering, som giver mulighed for komplekse manipulationer, der er nyttige i optiske værktøjer og teknologier.

For eksempel, optisk bearbejdning, fotodetektorer, optiske bure og mikroskopi er alle værktøjer, der er afhængige af vektoroptiske felter af varierende grad af kompleksitet. Mange af dem bruger spejlsymmetri i deres polarisationstilstande og fokal manipulation.

I avisen, udgivet i APL fotonik , forskerne starter med et cylindrisk vektoroptisk felt og introducerer en kalejdoskopstruktur til polarisationstilstandene ved at tildele en parameter for spejlsymmetriske akser. Den nye parameter, som giver en ekstra grad af frihed, er planlagt til transmissionsfunktionen på et holografisk gitter i en rumlig lysmodulator for at generere nye vektoroptiske felter.

"Spejlsymmetri eksisterer allerede i vektoroptiske felter, " sagde forfatter Yue Pan. "Men, ingen forskning har systematisk undersøgt de vilkårlige symmetriegenskaber af de originale vektoroptiske felter og spin vinkelmomentum og energiflow i brændplanet. Vi foreslår først de kalejdoskopstrukturerede vektoroptiske felter med vilkårlig symmetri, og få spin vinkelmomentum og energiflow med gode egenskaber og applikationer."

Ved at implementere flere spejlsymmetriakser i designet, de var i stand til at skabe stramt fokuserede felter i forskellige nyttige former, inklusive en subbølgelængde flattop skarp linje, der kan bruges i optisk lagring og litografi, og forskellige kors, gear og sekskantformer med tentakler og skruenøgler, der er nyttige til optisk fangst. De var også i stand til at introducere den elliptiske polarisering i designet af de nye vektorfelter, som Pan sagde kunne hjælpe med yderligere at kontrollere designet og genereringen af ​​kalejdoskopstrukturerede vektoroptiske felter.

Forfatter Hui-Tian Wang, leder af gruppen, sagde, at de planlægger at studere en teori, der nøjagtigt kan forudsige og manipulere symmetriegenskaberne af stramt fokuserede optiske felter, foreslå nye slags vektoroptiske felter med nyt kredsløbsvinkelmomentum, og yderligere studere spin-orbital vinkelmomentomdannelse og kobling.