利用光学灾变现象在空间中对光的轨道角动量进行编码

《Nature Communications》：Encoding orbital angular momentum of light in space with optical catastrophes

　　

摘要

携带轨道角动量（OAM）的光束具有一组无限多的正交模式，这在光通信和安全领域具有巨大潜力。然而，由于缺乏灵活的设计工具，空间中OAM光束的应用一直受到限制。在这里，我们展示了一种利用灾变理论来调整多个横截面上的OAM的策略。通过使用双光子聚合光刻技术制造的3D打印超表面，我们构建了这些焦散线，以控制坡印廷矢量并实现任意形状的OAM光束。有趣的是，我们还在光束传播路径上实现了“隐藏”的OAM，使得光束强度分散开来，从而避免了被检测到。通过利用OAM的这一固有特性，我们展示了在光加密中检测编码信息的可能性。我们的方法为空间中OAM的动态控制提供了一个独特的框架，在光捕获与传感、高容量数据存储以及光信息安全等领域具有广泛应用前景。