物理学家创造了扭曲光的相干梁

时间：2021-09-12 18:25:35 来源：

这些图像示出了从电子束发射的相干OAM光的螺旋结构加速到几乎光速和通过简单的激光布置成螺旋。剩下：强度图。注意灯光取消自身的暗中心，导致类似甜甜圈的横截面。对：相位结构图，清楚地显示了光的螺旋。

通过使用一束电子，加速器物理学家团队已经发现了一种创造扭光的连贯光束的新方法。

SLAC的科学家发现了一种新方法，可以在传播时创造扭曲的扭曲光 - 光线的相干光束。它有可能在更短的脉冲，更高的强度和更广泛的波长范围内产生扭曲的光，包括X射线，而不是目前可能的。

第一次描述了二十年前，扭曲的光线在领域的研究人员中引起了关注，因为它是电信，量子计算，凝聚的物品研究和天文学，因为一个独特的财产：它具有轨道角动量（OAM）。天文学家已经使用了扭曲的光来寻找外产，研究人员已经证明它可以通过光纤电缆传输更多信息而不是当前行业标准。

到目前为止，研究人员通过射击激光束通过面罩或全息光栅创建扭曲的光线。但是，来自SLAC和UCLA的加速器物理学家团队已经表明，它们可以用一束电子创造，与SLAC的LINAC相干光源（LCLS）X射线激光器使用电子来产生X射线激光的脉冲。

在NLCTA，SLAC的测试加速器创建扭曲光。（格雷格·斯图尔特/ SLAC）

SLAC博士队研究员Erik Hemsing表示，通过这种方式产生多种优点，即通过这种方式产生这种方式。自由电子激光器可以在大范围的波长和极短，亮脉冲中产生光，打开在例如LCL的X射线波长处产生OAM光的可能性。

“有很多其他方法可以制作奥姆光线，”塞梅丁说，但大多数都不会转化为X射线。“

实验在下一个线性碰撞仪测试加速器（NLCTA），SLAC的小型测试加速器中进行。虽然OAM光线在实验设置中哄骗的团队处于可见范围，但HEMSING表示，没有原因无法使用相同的技术来创造少量波长的OAM光，因此的能量更高 - X射线能量。

该实验仅在NLCTA在NLCTA进行的几个是在斯坦士和斯坦福国的斯坦福德（Stanford）的电子和天体物理学教授与NLCTA研究人员密切合作。

“Erik是NLCTA的年轻明星物理学家之一，”他说，“并成为了基本能源科学和高能源物理系的能源办公室支持的非常有生产力的物理计划的一部分。”

该研究是在光子科学设施中完成的工作继续，从Slac的Stanford Synchrotron辐射源Synchrotron光源Synchrotron光源到Lcls的自由电子激光器，在那里科学家学会了如何控制和塑造用于产生光的电子束。在最先进的设施（例如LCL），通过波浪器送出一束加速电子 - 精通调谐系列的磁体，其迫使电子以这样的方式来回唤醒它们，它们产生激光。

在软木塞灯的情况下，研究人员通过同时发送两个脉冲 - 另一个脉冲，另一个激光 - 通过起伏器。

激光脉冲和波浪机的组合对电子印记了能量图案。当它们通过另一个称为柔烷的磁铁分组时，电子重新定位就像曲线上的赛车一样，并击中呈拔塞螺丝形状的下一个直接。然后，该电子的“螺旋微观”布置然后进入第二起伏器，其使它们蠕动并发射螺旋光。

Shiming表示，螺旋X射线灯光的强烈螺旋光束可以打开新的凝聚物研究。但克服了一个挑战：与第一X射线激光器的开发一样，技术领先于需求。可以利用OAM Light的特殊属性的研究人员不一定知道它是可用的或它可以为他们做些什么。

但LCLS的成功应该让事情变得更加容易，呈现出与新形式的光线合作的潜力。“人们可以看出LCLS的工作程度，”哈梅明说。“现在他们对我们可以做的其他类型的光感兴趣。”

出版物：Erik Hemsing等，等，“来自相对论电子束的相干光涡旋，”自然物理9,549-553,2013; DOI：10.1038 / nPhys2712

研究报告的PDF副本：来自相对论电子束的相干光涡旋

图像：Hemsing等人。

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