研究人员利用多个激光器在波长水平上生成可重现的相干光结构

四光束、六光束和高斯光束的光辐射力分布。在图像上显示了偏振：（a-f）右旋圆偏振，（g-i）左旋圆偏振和（j-l）线偏振。图片来源：Scientific Reports (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-18615-9.

       日本的科学家利用理论计算模拟了包含干涉图样的任意光图样所引起的光辐射力分布，基于模拟，他们能够在阵列中制造纳米尺寸的结构，这可能会产生新的光学器件，如手性传感器。利用光束操纵物理对象（例如宇宙飞船）的能力一直是科幻小说和电视节目的主要内容。然而，由于其在制造和处理纳米技术设备方面的实用性，尽管规模要小得多，科学家们一直努力使其成为现实。光学阵列结构可以由多个激光脉冲形成，但是由于激光位置和功率的波动，再现性会下降，需要一种更可靠的方法来生成任何所需的小图案。

        现在，大阪大学激光工程研究所的一组研究人员证明由同时发射的多个激光产生的干涉图案引起的光辐射力分布可以利用计算机模拟计算出来，这允许在波长水平上准确地产生可重现的相干结构。在光结构下，光辐射力是使用柱坐标系计算的，但是通过使用笛卡尔坐标系重建模拟代码，该团队能够处理任何给定的光强度分布。该论文的第一作者 Yoshiki Nakata 说“现在可以模拟任意光强度模式照射的介质中的光辐射力分布”，这项研究成果已经发表在《Scientific Reports》期刊上。

       作为一个例子，模拟了用于制造具有手性或螺旋特征的器件的光辐射力分布，可以通过利用圆偏振光诱导的光辐射力形成手性结构，这些结构有望用于光控装置和分子手性检测装置。在这种情况下，衍射光学元件将单个圆偏振激光分成四束或六束相干光束，然后这些光束相互干涉产生最终的图案。为了说明阵列中手性结构形成的条件，对干涉图产生的光辐射力分布进行了模拟，论文作者 Yuki Kosaka 说：“与我们的理论计算一致，六束光束干涉图案可以产生手性结构，但是四束光束干涉图案不能产生”。除了用这种方式产生的手性结构外，类似的干涉图案也可用于生成其他二维或三维纳米周期结构。

       消息来源：https://phys.org/news/2022-09-multiple-lasers-coherent-wavelength.html

       [1]Yoshiki Nakata et al, Simulation of optical radiation force distribution in interference patterns and necessary conditions for chiral structure formation on dielectrics, Scientific Reports (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-18615-9