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來源：中國科學(xué)報(bào) 日前，澳大利亞科學(xué)院、澳大利亞技術(shù)科學(xué)與工程學(xué)院院士顧敏領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)首次利用光學(xué)芯片實(shí)現(xiàn)了納米尺度下對(duì)光子角動(dòng)量的操控。這是光信息技術(shù)領(lǐng)域的重大突破，其提供的全新光子角動(dòng)量編碼技術(shù)有望應(yīng)用在超快速光通信、超高清顯示、超安全信息加密、超高效量子通信及量子計(jì)算等各個(gè)領(lǐng)域。相關(guān)成果在線發(fā)表于《科學(xué)》。 光子可以攜帶角動(dòng)量，包括與圓偏振光相關(guān)的自旋角動(dòng)量和與螺旋相位相關(guān)的軌道角動(dòng)量。光子軌道角動(dòng)量由于其攜帶的信息量在理論上不受限制，近年來在量子通信和光通訊等領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注。然而，納米尺度下對(duì)光子角動(dòng)量進(jìn)行信息編碼及解碼一直是世界性難題。研究團(tuán)隊(duì)利用特殊設(shè)計(jì)的納米凹槽和納米環(huán)結(jié)構(gòu)，率先實(shí)現(xiàn)了納米尺度下對(duì)光子角動(dòng)量模式進(jìn)行編碼、傳輸和解碼的新技術(shù)。 “通過在光子芯片上巧妙地設(shè)計(jì)納米級(jí)結(jié)構(gòu)，我們首次實(shí)現(xiàn)了在芯片上操控螺旋光束。”顧敏說，該芯片是通過在金屬表面設(shè)計(jì)納米凹槽將光子角動(dòng)量轉(zhuǎn)化為表面等離子體的角動(dòng)量場(chǎng)分布，再利用納米環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)后者的角動(dòng)量模式進(jìn)行識(shí)別并有選擇地透射。研究團(tuán)隊(duì)介紹，經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的光學(xué)芯片可精確地將不同的光子角動(dòng)量信號(hào)選擇性地輸送到不同的納米環(huán)中并讓其透射出去，這樣信息就不會(huì)丟失。此外，這項(xiàng)發(fā)明還可以成數(shù)量級(jí)地提高光通信處理速度。 |
