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新反光鏡的特異反光性  當(dāng)一個普通的鏡子反射圓偏振光時，它會反轉(zhuǎn)了光的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。與此相反，具有手性特性的鏡子保留兩個自旋態(tài)中的一個，當(dāng)反射圓偏振光時，同時會吸收另一自旋態(tài)。 研究人員設(shè)計了一種新型的反射鏡，它反射光線的方式與傳統(tǒng)的鏡子完全不同。這種新型的鏡子，稱為手性鏡子，具有潛在的應(yīng)用如光的信息處理，下一代3D電影，或者利用這種新型光操控的其他技術(shù)。 由佐治亞理工學(xué)院Wenshan Cai教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員在最近一期的《納米快報》上發(fā)表了一篇關(guān)于手性鏡子的論文。 這種新鏡子的非傳統(tǒng)反射特性產(chǎn)生于鏡子對圓偏振光反射的方式。光波是由電場和磁場組成的，當(dāng)電場稍微穿過磁場或相反的方向時，光波沿螺旋路徑通過時間運動，這稱為圓偏振光。我們周圍的大多數(shù)的光，如太陽光或者燈泡發(fā)出的光都是非偏振的，但是可以通過偏振片實現(xiàn)光的偏振。 圓偏振光可以以順時針（右）或逆時針（左）的方式傳播，這是由光的內(nèi)在物理性質(zhì)決定的，稱為自旋角動量，因此稱為光的自旋態(tài)。這種新型鏡子與傳統(tǒng)反射鏡的主要區(qū)別在于它們?nèi)绾雾憫?yīng)圓偏振光的自旋態(tài)。 當(dāng)圓偏振光到達傳統(tǒng)的鏡子上時，鏡子反轉(zhuǎn)光束的自旋狀態(tài)，使它反射回來的光與進入的光有相反的自旋。對于許多應(yīng)用程序來說，這個屬性不會產(chǎn)生任何問題，事實上，反射鏡是許多光學(xué)器件的重要組成部分之一。然而，對于某些新的應(yīng)用，如光子信息處理，其中光的自旋態(tài)攜帶數(shù)據(jù)，在鏡子反射時保持和控制自旋態(tài)是很重要的。 新的手性鏡子在自旋態(tài)上的效應(yīng)幾乎與普通反光鏡是相反的。它不是反射相反的自旋態(tài)，而是反映入射圓偏振光束的自旋狀態(tài)，只反映一個自旋態(tài)。當(dāng)處于相反自旋狀態(tài)的光束到達鏡子時，鏡子完全吸收了光線。最后的結(jié)果是，反射鏡只反射一個自旋態(tài)的光線，不管是向左或向右的圓偏振光，但都不反射。  “利用這種手性反光鏡，我們崩提供保存光波反射后自旋狀態(tài)的能力，”Cai教授說“與常規(guī)反射表面形成鮮明對比的是，手性鏡子通過吸收一個自旋態(tài)來工作，同時允許另一個反射態(tài)以與入射波相同的自旋狀態(tài)反射回來�！� 而最傳統(tǒng)的反射鏡是由常見的金屬，如薄銀膜覆蓋在較厚的玻璃片而成，沒有已知的天然材料具有旋光性的新鏡子出現(xiàn)。為此，研究人員制作新的反光鏡，是人造材料與納米材料的結(jié)合專門顯示出了這些特性。手性反光鏡的組成的薄膜是一種多孔不對稱孔陣列，這種不對稱性有助于非常規(guī)的旋光響應(yīng)。 Cai說：“超材料在納米尺度上提供光操控，可以在納米量級的傳輸長度上實現(xiàn)極化改變�！薄� 研究人員注意到，手性鏡子相對容易制造，他們期望它將在光數(shù)據(jù)傳輸和其他技術(shù)中應(yīng)用，他們計劃在將來進一步研究。 Cai說：“通過光學(xué)手段傳送數(shù)據(jù)的最常用方式是通過時分或波長多路復(fù)用。然而，隨著對數(shù)據(jù)帶寬的需求不斷增長，需要更高程度的復(fù)用。在光通信方面，偏振控制開啟了復(fù)用和數(shù)據(jù)處理的另一種模式。我們的手性反光鏡保留一個入射自旋態(tài)的能力將有助于這些極化敏感系統(tǒng)的發(fā)展�！� |
