Что такое орбитальный угловой момент светового луча?

Question

[Алексей]

Случайно попалась статья на lenta.ru Закручивание лазерных лучей ускорило передачу информации.

В статье говорится, что скорость передачи 2,56 терабит в секунду удалось достичь благодаря закручиванию фазы луча. Цитата:

Закрученным называют свет, который обладает не поляризацией (плоской или круговой), а так называемым орбитальным угловым моментом.

Обычный свет в плоскости, которая перпендикулярна направлению луча, имеет одну и ту же фазу. В закрученном свете множество волн с одной фазой представляет собой не плоскость, а спираль, закрученную вдоль луча. Эта спираль может быть закручена с разным периодом (сильнее или слабее). Свет, закрученный с разным периодом, может распространяться в одном луче не мешая друг другу. Это, как показали авторы, можно использовать для создания отдельных информационных каналов в одном луче.

К сожалению, моих познаний в физике недостаточно, чтобы представить устройство, которое может закручивать волну в спираль. Поиск в интернете особо не помог.

Собственно вопросы:

• Как бы могло выглядеть устройство, которое придаёт фотонам «орбитальный угловой момент»?
• Почему бы не раскидать каналы по спектрам?
• Почему нельзя разделить каналы с помощью поляризации света?
• Почему недостаточно амплитудной модуляции для упаковки в одном луче 32х информационнных каналов?

Answer 1

[kbtsiberkin]

Есть разные, в общем-то, весьма простые способы модуляции фазы светового луча.

Например, если пропустить свет через кристалл, помещённый в электрическое поле, то фазовый сдвиг будет пропорционален напряжённости или квадрату напряженности поля (эффект Поккельса или эффект Керра — по сути, изменение показателя преломления среды). Соответственно, если сделать поле неоднородным в пространстве — то и луч можно будет промодулировать весьма хитрым образом.

В целом же, краткое описание разных методов дано, например, в английской википедии.

А в той же статье с ленты есть ссылка на блог Игоря Иванова (по мне, так отличный современный популяризатор) с описанием понятия углового момента фотона.

Answer 2

[komarov]

Выглядеть может просто: на призму подают свет несколько источников, вся система крутится вокруг оси, совпадающей с лучом.
По спектрам не раскидать, потому что, может уже раскидали или подходящая полоса не такая уж широкая.
Почему нельзя разделить — ну потому что поляризации бывает N видов, а тут, грубо говоря, на спирали ты получаешь 360*N видов.
Амплитудная модуляция, думаю, в данном случае вообще не подходит из-за флуктуаций атмосферы: НЛО пролетают, облака всякие…

Answer 3

[retif]

Чота ржу