美國密歇根大學的研究人員開發(fā)了一種新型白熾燈泡。憑借燈絲本身的精密設計，這款燈泡能夠發(fā)出橢圓偏振光（扭曲光），且亮度比之前的方法亮100倍。這一新設計有助于增進人們對基礎物理的理解，并為機器人視覺系統(tǒng)和其他尖端技術應用鋪平道路。

據(jù)研究人員介紹，扭曲光可以使用與有百年歷史的愛迪生燈泡（燈絲燈泡）相同的技術來制造。扭曲光在空間中以螺旋狀路徑傳播。這種被稱為“手性”的特性，可以根據(jù)物體發(fā)射或反射的獨特光扭曲來區(qū)分物體。扭曲光在先進的成像和傳感技術中很重要，可以幫助自動駕駛汽車或機器人區(qū)分周圍物體。

圖片:Physics-Twisted-Light-Concept.png

示意圖

傳統(tǒng)上，由于亮度低，產(chǎn)生扭曲光一直很困難。此次，研究人員通過重新審視一個經(jīng)典概念——黑體輻射解決了這個問題。物理學的基本法則表明，所有物體只要溫度高于絕對零度都會釋放光子。然而，一些物體會吸收與其釋放的數(shù)量相同的光子，這一現(xiàn)象被稱為黑體輻射。

黑體輻射通常發(fā)出寬光譜的光，在人眼看來是白色的。然而，發(fā)射器在微觀或納米尺度上的形狀可以改變光的偏振，也就是其振蕩方向。研究人員發(fā)現(xiàn)，當發(fā)射器以與發(fā)射光波長相當?shù)某叨扰で鷷r，產(chǎn)生的黑體輻射會變成手性輻射，光子也會扭曲。

圖片:搜狗截圖20241229170534.png

燈泡中扭曲的燈絲

研究人員稱，這是首次制造出如此明亮的扭曲光。他們設想，利用扭曲光技術，機器人和自動駕駛汽車將配備像螳螂蝦一樣具有視覺能力的傳感器，可以區(qū)分不同類型的扭曲光。例如，可以利用不同材料發(fā)出的獨特光線扭曲以識別障礙物或生物。

這種扭曲光還具有改善其他成像技術的潛力，比如更精確的醫(yī)療診斷和材料科學圖像，對于通信系統(tǒng)的改進同樣意義重大。

相關鏈接：https://doi.org/10.1126/science.adq4068