新型“光涡旋”技术有望革新量子通信

本文介绍了一项突破性光学研究：研究人员利用液晶材料中自然形成的‘环状缺陷’（toron），结合光学微腔和空间可变双折射技术，成功构造出一种作用于光子的‘人工磁场’。这种磁场使光子像电子在磁场中一样发生偏转，从而在液晶内部形成稳定的光学涡旋——即光波绕轴螺旋传播、相位与偏振同步旋转的特殊结构。以往这类结构需依赖大型设备或精密纳米加工，而本方案仅用可电控调谐的液晶薄膜即可实现。尤为关键的是，该光学涡旋首次在光的基态（能量最低、最稳定的状态）下产生并实现受激辐射（即激光行为），大幅降低损耗、提升稳定性。实验中加入激光染料后，成功输出高相干性、方向性好、带轨道角动量的旋转激光。这项工作表明，通过材料自组织而非人工微纳加工，也能实现复杂光场调控，有望推动更简易、可扩展的光子芯片、量子光源及光通信器件的发展。