新的激光实验像旋转木马一样旋转光

在日常生活中，光似乎是无形的。我们走过它，通过按下开关来创造和消灭它。但是，就像物质一样，光实际上也带有一点冲击力——它有动量。光不断地推动物体，甚至可以用来推动航天器。如果光带有轨道角动量(OAM)，那么它也可以使物体旋转——该特性与旋转物体保持旋转的趋势相关。

早在 90 年代初，科学家们就知道光可能具有 OAM，并且他们发现光的 OAM 与光相位中的漩涡或涡流有关，即构成光的电磁波的波峰或波谷的位置。最初，OAM 的研究主要集中在光束横截面中存在的涡旋，即相位旋转，就像沿着光路飞行的飞机的螺旋桨一样。

但近年来，由马里兰大学物理学教授霍华德·米尔奇伯格(Howard Milchberg)领导的马里兰大学物理学家发现，光可以在转向一侧的涡旋中携带其OAM——相位像汽车上的车轮一样旋转，随着光一起滚动。研究人员将这些光结构称为时空光学涡旋(STOV)，并将它们携带的动量描述为横向 OAM。

“在我们的实验之前，人们并没有意识到光粒子(光子)可能具有侧向指向的 OAM，”米尔奇伯格说。“同事们最初认为这是奇怪或错误的。现在，短距离通气研究在全球范围内迅速发展，可能在光通信、非线性光学和奇异形式的显微镜等领域得到应用。”

在《Physical Review X》杂志上发表的一篇文章中，该团队描述了一种新技术，用于改变光脉冲传播时的横向 OAM。他们的方法需要一些实验室工具，比如专用激光器，但在很多方面，它类似于旋转操场上的旋转木马或扭转扳手。

“因为 STOV 是一个新领域，我们的主要目标是对它们的工作原理有一个基本的了解。而做到这一点的最好方法之一就是扰乱它们，”马里兰大学物理博士后研究员、《纸。“基本上，改变光脉冲横向 OAM 的物理规则是什么?”

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