时空光漩涡

美国马里兰大学A.JamesClark工程学院官网于2016年9月发布新闻公报称，该校物理学家发现高能激光在行进中能自行聚焦形成烟圈状漩涡，这种名为“时空光漩涡”（spatiotemporalopticalvortices，STOVs）的三维光学结构在所有激光中普遍存在，并且很容易人工制造。

1、研究成果

一般光束以直线形式前进，并随着行进中的能量损耗，光束会越来越粗，但高能激光以螺旋方式前进，像鞋带一样扭曲打结形成光漩涡。科学家们以前发现过很多空间光漩涡，比如“光学角动量”漩涡，这些漩涡能改变中心光束的形状，在高清显微镜、通讯等领域运用广泛。

发表在2016年9月9日《物理评论》杂志上的这一新发现认为，三维“时空光漩涡”与一般激光漩涡不同，它不仅具有空间动态性，还具有时间动态性，这意味着它在保持空间静止状态的同时也能随着光束前行，用来操控粒子以光速前进再好不过。论文高级作者霍华德·米切伯格表示：“激光已经被研究几十年了，‘时空光漩涡’就潜伏在我们眼皮底下，就像看见一条河却忽视里面的水流一样，高能激光中的‘时空光漩涡’被我们长期忽视了。深入研究‘时空光漩涡’的物理特性和理论，将填补激光基础研究领域的许多空白。”

2、意义

这一新发现有可能对之前30多年来高能激光研究领域出现的异常结果和现象给出答案，扩展高清显微镜等使用激光装置的应用领域。

“时空光漩涡”在光圈内流动，再沿着外圈返回，它在以光速随着激光前行中能控制能量不从周围流失。“时空光漩涡”在任何激光中都能找到，必将带来更加实际的运用，比如设计清晰度更高的光学显微镜、增加光纤通讯线路的带宽等。