Оптические вихри размещают на чипе

Главная статья журнала Science сегодня повествует об инновационной технологии создания так называемых световых или оптических вихрей (optical vortex beams). В противоположность традиционным представлениям, световая энергия в таких вихрях распространяется не прямо, а по спирали, формируя конический луч. Такое образование напоминает водоворот или смерч, лучи в нем закручиваются вправо или влево и, теоретически, могут быть «изогнуты» как угодно сильно.

В терминах квантовой механики это явление описывается орбитальным моментом импульса фотонов (orbital angular momentum, OAM) — они как бы вращаются по орбитам вокруг оси луча подобно электронам вокруг атомного ядра. При взаимодействии с веществом такой луч создает вращательную силу (крутящий момент), что, например, может использоваться в качестве своеобразного «светового пинцета» для захвата и манипулирования микроскопическими частицами или каплями.

Разные степени OAM также можно применять для передачи информации, это может служить способом дополнительного увеличения плотности передачи данных в каналах оптических коммуникаций. При передаче квантовой информации с помощью OAM одиночные фотоны могут быть закручены одновременно в противоположных направлениях.

Ученые предвидят и другие интересные перспективы использования световых вихрей, например в микроскопии. Некоторые молекулы обладают свойством хиральности и выглядят под оптическим микроскопом по-разному при освещении лучами с различными направлениями и степенями OAM.

Для генерирования подобных лучей в экспериментальных целях используются объемные оптические приспособления: пластины, линзы и голограммы. Такое оборудование малопригодно для практического применения, в частности, для приложений, требующих плотного монтажа многих таких лучей.

Поэтому, в прикладном отношении особый интерес вызывают новые излучатели, изобретенные в Бристольском университете. Они имеют размер всего несколько микрометров и базируются на кремниевых оптических волноводах. Такие устройства могут соединяться между собой, образуя в фотонных интегральных схемах большие массивы со сложной структурой. Совместимость со стандартными технологиями производства интегральных схем позволяет изготовлять их в больших объемах и с весьма низкой себестоимостью.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI