image: 时空涡旋与空间涡旋正交，并随着波包传播，波包中平均每光子所携带的轨道角动量的大小及三维朝向精确可控。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
近日，《国家科学评论》杂志在线发表了上海理工大学詹其文教授团队关于光子轨道角动量的研究成果。
光子角动量对光与物质相互作用具有重要的影响。光子可携带与偏振相关的自旋角动量和与空间涡旋相位相关的轨道角动量。通常光子轨道角动量方向与光场传播方向平行，每光子携带的角动量为约化普朗克常数与拓扑荷的乘积。
研究人员基于时空涡旋和空间涡旋的碰撞，实现了光子轨道角动量三维方向的精确控制，增加了光子轨道角动量的新自由度。实验生成的时空波包中平均每光子所携带的光子轨道角动量不仅三维方向可控，而且大小可控，其大小不局限于约化普朗克常数的整数倍，也可以是约化普朗克常数的非整数倍。同时，一个时空波包可以包含多个时空涡旋和多个空间涡旋的碰撞，从而可以在时域上对光子轨道角动量的大小和方向进行快速的调控。
该研究成果在三维空间以及时域上都实现了对光子轨道角动量的精确控制，对研究光与超材料相互作用，以及开发新型光子器件都具有重要意义。
研究详情请见原文：
Photonic orbital angular momentum with controllable orientation
https://doi.org/10.1093/nsr/nwab149
Journal
National Science Review