I ett kalejdoskop, speglar placeras i vinklar för att skapa en visuell illusion av flera, symmetriska bilder från ett originalobjekt. Antalet symmetriska axlar i kalejdoskopet beror på antalet speglar och vinklar inuti.

Hämtar inspiration från denna symmetri med flera axlar, forskare har upptäckt en ny metod för att skapa spegelsymmetriska axlar i ljusets polarisationer, vilket möjliggör komplexa manipulationer som är användbara i optiska verktyg och teknik.

Till exempel, optisk bearbetning, fotodetektorer, optiska burar och mikroskopi är alla verktyg som bygger på vektoroptiska fält med varierande grad av komplexitet. Många av dem använder spegelsymmetri i sina polarisationstillstånd och fokalmanipulation.

I tidningen, publicerad i APL Photonics , forskarna börjar med ett cylindriskt vektoroptiskt fält och introducerar en kalejdoskopstruktur till polarisationstillstånden genom att tilldela en parameter för spegelsymmetriska axlar. Den nya parametern, som ger en ytterligare grad av frihet, är schemalagd i överföringsfunktionen på ett holografiskt galler i en rumslig ljusmodulator för att generera nya vektoroptiska fält.

"Spegelsymmetri finns redan i optiska vektorfält, "sade författaren Yue Pan." Men ingen forskning har systematiskt studerat de godtyckliga symmetriegenskaperna hos de ursprungliga vektoroptiska fälten och spinnvinkelmoment och energiflöde i fokalplanet. Vi föreslår först de kalejdoskopstrukturerade vektoroptiska fälten med godtycklig symmetri, och få spinnvinkelmoment och energiflöde med bra egenskaper och applikationer. "

Genom att implementera flera spegelsymmetriaxlar i designen, de kunde skapa tätt fokuserade fält i olika användbara former, inklusive en subvåglängd platt platt skarp linje som kan användas för optisk lagring och litografi, och olika kors, växel- och sexkantformar med tentaklar och nycklar som är användbara för optisk fångst. De kunde också införa den elliptiska polarisationen i utformningen av de nya vektorfälten, som Pan sa skulle kunna hjälpa till att ytterligare styra designen och genereringen av kalejdoskopstrukturerade vektoroptiska fält.

Författare Hui-Tian Wang, gruppledare, sa att de planerar att studera en teori som exakt kan förutsäga och manipulera symmetriegenskaperna hos tätt fokuserade optiska fält, föreslå nya typer av vektoroptiska fält med nya orbitala vinkelmoment, och vidare studera spin-orbital vinkelmomentomvandling och koppling.