【導讀】由英國、中國等四所大學研究團隊聯(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。
在硅基光波導芯片上首次集成“漩渦光束”發(fā)射器件陣列，使人們在小尺寸的發(fā)射器件也能夠大量地制造出“龍卷風狀”的漩渦光束，這使得科學界一直在探索的量子計算機有了實現(xiàn)的可能這是最新一期《科學》雜志及其期刊網(wǎng)站主頁作為封面報道的科研成果。這項開創(chuàng)性研究成果，是復旦大學信息學院通信系、ASIC國家重點實驗室博士生朱江波參與其導師復旦大學長江講座教授余思遠教授領(lǐng)導的，英國、中國四所大學研究團隊合作進行的一項集成光子學方面課題獲得的。
人類自古以來就研究光，大多數(shù)人心目中的光有直射和折射的特點，但是在1992年，荷蘭萊頓大學發(fā)現(xiàn)了漩渦光束，這成為古老光科學的最新發(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空心的圓錐形光束中傳播。因此這種光束看起來很像一個漩渦或者龍卷風，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，當這些光與物質(zhì)相互作用時，可以在物質(zhì)上保持一個扭矩力，因此它能被用作“光學扳手”，對微粒或液滴進行旋轉(zhuǎn)和囚禁。不同程度的扭曲也可用來傳輸信息，并增加光學通信線路的容量。此外，利用這些光進行成像和傳感的應(yīng)用也在研發(fā)之中。
漩渦光束發(fā)現(xiàn)20年來，傳統(tǒng)上一直用各種體光學元件來產(chǎn)生這種光束，但對于很多應(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。它們以硅光波導為基礎(chǔ)，可以利用標準的集成電路制造技術(shù)制成。這種集成設(shè)備和系統(tǒng)能夠開拓有關(guān)光學漩渦的全新應(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，從而開發(fā)出原來不可能實現(xiàn)的許多全新應(yīng)用。
