Forskare visade nyligen insikten om en integrerad mikrolaser baserad på en ny design som avger ljus i kirala lägen, producerar därmed korkskruvar av ljus. Ett objekt sägs vara kiralt om det kan särskiljas från sin spegelbild. På grund av sin spiralformade form, korkskruvar är särskilt bra exempel.

Sådana kirala föremål är allestädes närvarande i naturen, från roterande galaxer till DNA -helixen. Ljusets kiralitet kan definieras när dess fas slingrar sig längs dess utbredningsaxel. På 1990-talet man insåg att man utnyttjar ett sådant kiralt inslag i ljusfält, kallas orbital vinkelmoment (OAM), kan vara tekniskt fördelaktigt. Verkligen, OAM representerar en obegränsad grad av frihet, eftersom fasfronten teoretiskt kan linda ett godtyckligt stort antal gånger inom en optisk period.

Den erbjuder därför en drastiskt förstorad grund för kodning av information jämfört med de vanliga polariseringstillstånden för ljus, som är begränsade till en tvådimensionell grund. Multiplexering av information i en sådan högre dimension kan ge möjlighet att dramatiskt förbättra både klassisk och kvantinformationsprotokoll. Vidare, överföring av så stora värden på vinkelmoment till massiva partiklar är en kraftfull tillgång för optiska manipulationsscheman i atomskala (dvs. atompincett).

Forskare från teamet som leds av Jacqueline Bloch vid Center de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N, CNRS — Univ. Paris-Sud/Paris-Saclay) i Palaiseau, tillsammans med medarbetare från Laboratory PhLAM i Lille och från Institut Pascal i Clermont-Ferrand, har rapporterat demonstrationen av en ny integrerad laserarkitektur som avger ljus i ett kiralt tillstånd, sålunda producerar korkskruvar av ljus. Den störande fördelen med denna mikrolaser ligger i möjligheten att styra korkskruvens orientering (från medurs till moturs) med enkla optiska medel. Deras verk har publicerats i Nature Photonics .

För att generera dessa kirala ljustillstånd, forskarna har använt ett tillvägagångssätt som bygger på två huvudingredienser. Först, de tillverkade en hexagonal laserkavitet bildad av sex kopplade mikropelare. Som ett resultat av deras rotationssymmetri, resonanslägena ger OAM väldefinierade värden. För det andra, för att gynna utsläpp från antingen medurs eller moturs optiska lägen, som kräver att bryta tids-reverseringssymmetri i systemet, de drog fördel av en konstruerad koppling mellan polarisationen och ljusets OAM. Denna koppling gör det möjligt att generera ett lasemission med en nettokiralitet genom att använda en cirkulärt polariserad optisk pump. Som ett resultat, denna nya mikrolaser avger koherent ljus med eller moturs beroende på den optiska pumpens cirkulära polarisering.

Det mycket generella schema som föreslås och genomförs i detta arbete banar väg för förverkligandet av nya generationer av mikrolasare som avger kiralt ljus som kan användas för kodning av information i orbital vinkelmoment.