Componenti trasversali dei vettori di Poynting normalizzati nel piano focale dei campi ottici vettoriali strettamente focalizzati a struttura caleidoscopica. La direzione del flusso di energia trasversale è indicata dalle frecce bianche e nere. Il flusso di energia trasversale mostra sei tentacoli uniformi (in alto a sinistra) e schemi come sei chiavi inglesi (in alto a destra), utili per intrappolare e trasportare le particelle. Credito:Yue Pan/Qufu Normal University
In un caleidoscopio, gli specchi sono posizionati ad angoli per creare un'illusione visiva di molteplici, immagini simmetriche da un oggetto originale. Il numero di assi simmetrici nel caleidoscopio dipende dal numero di specchi e angoli interni.
Traendo ispirazione da questa simmetria a più assi, i ricercatori hanno scoperto un nuovo metodo per creare assi simmetrici a specchio nelle polarizzazioni della luce, che consente manipolazioni complesse utili negli strumenti e nelle tecnologie ottiche.
Per esempio, lavorazione ottica, fotorilevatori, le gabbie ottiche e la microscopia sono tutti strumenti che si basano su campi ottici vettoriali di vari gradi di complessità. Molti di loro usano la simmetria speculare nei loro stati di polarizzazione e manipolazione focale.
Nella carta, pubblicato in Fotonica APL , i ricercatori iniziano con un campo ottico vettoriale cilindrico e introducono una struttura caleidoscopica agli stati di polarizzazione assegnando un parametro per assi simmetrici allo specchio. Quel nuovo parametro, che offre un ulteriore grado di libertà, è programmato nella funzione di trasmissione su un reticolo olografico in un modulatore spaziale di luce per generare nuovi campi ottici vettoriali.
"La simmetria speculare esiste già nei campi ottici vettoriali, " ha detto l'autore Yue Pan. "Tuttavia, nessuna ricerca ha studiato sistematicamente le proprietà di simmetria arbitraria dei campi ottici vettoriali originali e del momento angolare di spin e del flusso di energia nel piano focale. Per prima cosa proponiamo i campi ottici vettoriali strutturati a caleidoscopio con simmetria arbitraria, e ottenere il momento angolare di spin e il flusso di energia con buone proprietà e applicazioni."
Implementando più assi di simmetria speculare nel progetto, sono stati in grado di creare campi strettamente focalizzati in varie forme utili, compresa una linea piatta e nitida a lunghezza d'onda inferiore che può essere utilizzata nella memorizzazione ottica e nella litografia, e varie croci, ingranaggi e forme esagonali con tentacoli e chiavi che sono utili per l'intrappolamento ottico. Sono stati anche in grado di introdurre la polarizzazione ellittica nella progettazione dei nuovi campi vettoriali, che secondo Pan potrebbe aiutare a controllare ulteriormente la progettazione e la generazione di campi ottici vettoriali strutturati a caleidoscopio.
Autore Hui-Tian Wang, capogruppo, hanno detto che hanno in programma di studiare una teoria in grado di prevedere e manipolare con precisione le proprietà di simmetria di campi ottici strettamente focalizzati, proporre nuovi tipi di campi ottici vettoriali con un nuovo momento angolare orbitale, e studiare ulteriormente la conversione e l'accoppiamento del momento angolare spin-orbitale.
