【導(dǎo)讀】由英國(guó)、中國(guó)等四所大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合課題組新發(fā)明的光漩渦器件芯片只有幾微米大，比傳統(tǒng)的元件尺寸小數(shù)千倍，并且能夠大規(guī)模、低成本制作，將被廣泛應(yīng)用于通信、傳感和微粒操控等領(lǐng)域。
在硅基光波導(dǎo)芯片上首次集成“漩渦光束”發(fā)射器件陣列，使人們?cè)谛〕叽绲陌l(fā)射器件也能夠大量地制造出“龍卷風(fēng)狀”的漩渦光束，這使得科學(xué)界一直在探索的量子計(jì)算機(jī)有了實(shí)現(xiàn)的可能這是最新一期《科學(xué)》雜志及其期刊網(wǎng)站主頁(yè)作為封面報(bào)道的科研成果。這項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性研究成果，是復(fù)旦大學(xué)信息學(xué)院通信系、ASIC國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生朱江波參與其導(dǎo)師復(fù)旦大學(xué)長(zhǎng)江講座教授余思遠(yuǎn)教授領(lǐng)導(dǎo)的，英國(guó)、中國(guó)四所大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行的一項(xiàng)集成光子學(xué)方面課題獲得的。
人類(lèi)自古以來(lái)就研究光，大多數(shù)人心目中的光有直射和折射的特點(diǎn)，但是在1992年，荷蘭萊頓大學(xué)發(fā)現(xiàn)了漩渦光束，這成為古老光科學(xué)的最新發(fā)展。漩渦光束有很多奇妙的性質(zhì)：與傳統(tǒng)概念相悖，在漩渦光束中，光線不是直線傳播，而是以螺旋線方式在一個(gè)空心的圓錐形光束中傳播。因此這種光束看起來(lái)很像一個(gè)漩渦或者龍卷風(fēng)，其中的光線可以向左或向右扭轉(zhuǎn)。這些特殊性質(zhì)在光通信技術(shù)、量子信息技術(shù)、傳感、成像、微納操控技術(shù)、芯片等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
據(jù)介紹，當(dāng)這些光與物質(zhì)相互作用時(shí)，可以在物質(zhì)上保持一個(gè)扭矩力，因此它能被用作“光學(xué)扳手”，對(duì)微粒或液滴進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和囚禁。不同程度的扭曲也可用來(lái)傳輸信息，并增加光學(xué)通信線路的容量。此外，利用這些光進(jìn)行成像和傳感的應(yīng)用也在研發(fā)之中。
漩渦光束發(fā)現(xiàn)20年來(lái)，傳統(tǒng)上一直用各種體光學(xué)元件來(lái)產(chǎn)生這種光束，但對(duì)于很多應(yīng)用，特別在很小區(qū)域內(nèi)需要大量漩渦光束的情況下，則非常不方便。
此次聯(lián)合課題組發(fā)明的新發(fā)射器只有幾微米大，比傳統(tǒng)的元件尺寸要小數(shù)千倍。它們以硅光波導(dǎo)為基礎(chǔ)，可以利用標(biāo)準(zhǔn)的集成電路制造技術(shù)制成。這種集成設(shè)備和系統(tǒng)能夠開(kāi)拓有關(guān)光學(xué)漩渦的全新應(yīng)用：其能輕易地互相連接，形成光子集成電路中復(fù)雜的大型陣列，并被用于通信、傳感和微粒操控等領(lǐng)域。這一突破將使得人們能夠大規(guī)模、低成本制作光漩渦器件芯片，從而開(kāi)發(fā)出原來(lái)不可能實(shí)現(xiàn)的許多全新應(yīng)用。
