根据马里兰大学物理学家们的最新创造，高能激光在特定条件下，会产生“神秘烟圈”，这些烟圈可以对光束“自聚焦”而收拢截面，这一创造意味着物理教科书可能须要重新书写对激光传播的描述。
时空光漩涡（STOVs，图中眇小灰色环状物）是最新创造的三维立体光构造，极其类似于烟圈。不像其他光漩涡，时空光漩涡是实时动态的，这意味着它是沿着中央光脉冲传播的。比较其他激光漩涡，时空光漩涡将有助于更多的工程运用。
近日，马里兰大学的物学家们有了全新的创造——只要知足精确的条件，高能激光束将会把自身当作镜头，并“自聚焦”成为一束更紧密乃至更强力的光束，而这些自聚焦的激光脉冲还会产生狂暴的光能涡流，极其类似烟圈。这种甜甜圈形状的光构造被称为“时空光漩涡”，在个中，光能流经环的内部之后再循环回外部。
这些漩涡与光脉冲同速传播，并掌握能量流环绕自身——关于这种最新创造的光构造的干系论文于2016年9月9日揭橥在了《Physical Review X》上。
研究者将激光烟圈命名为“时空光漩涡”，或者STOVs（spatiotemporal optical vortices，见下图）。这种光构造无处不在，并且只要知足精确的条件，利用任何强力的激光器都可以制造。该团队乃至疑惑，这种时空光漩涡可以阐明数十年来在高密度激光研究中涌现的各种反常的结果，以及无法阐明的征象。
“激光已经被研究了数十年，但我们才刚刚创造，时空光漩涡就在我们眼皮底下，”霍华德·米尔希伯格（Howard Milchberg）说道。他任职于马里兰大学电子与运用物理研究所，同时也是这篇论文的紧张作者。
“这是一种固有的、自发的、并且无时不在的特性。这种特性的创造，意味着我们过去三十年在该领域的研究没有空费。”
“自上世纪90年代以来，传统光漩涡（例如轨道角动量漩涡）就被研究用以发展显微镜、电子通信以及其他运用技能。通过在光自身中建立小构造，这些漩涡可以实现选择性照明，”该论文的第一作者尼哈尔·哈格尔（NihalJhajj）说道，他是电子与运用物理研究的研究生。
在先前的研究中，空间光漩涡已为科学家们熟知——个中最紧张的“轨道角动量”（OAM）漩涡，即光能会环绕其传播方向旋转，就像是水从洗脸池排空时环绕排水口所形成的漩涡一样。由于这种漩涡可以影响中央光束的形状，它对付一些高等运用十分有效，例如高分辨率显微镜。
轨道角动量（OAM）漩涡（图中粉色环状物）是一种三维立体的激光构造，它会环绕个中心光束旋转，就像是排水时的漩涡。自上世纪90年代以来，物理学家及工程师们就在研究这种激光漩涡用以发展显微镜以及电子通信。
“我们创造的这种烟圈漩涡乃至会比已知的光漩涡有更宽广的运用，由于它是实时动态（time dynamic）的，这意味着它们会沿光束移动而不是保持静止，”哈格尔补充道，“而这种环可能在将粒子加速到靠近光速时十分有用。”
哈格尔和米尔希伯格知道，要理解时空光漩涡还须要许多的事情，包括它们物理上及理论上的实质。但是他们的创造可能会激起关于根本激光研究新一轮的狂潮，对此他们感到极度愉快。
“目前，所有的证据表明，时空光漩涡具有普遍性，”哈格尔说。“现在我们知道我们在探求什么了，如果只是看着高密度激光穿过介质而不不雅观察时空光漩涡，就像是只是看着一条河，而不不雅观察漩涡和水流一样。”
事实上，时空光漩涡在现实天下中可能会十分有用，就像是它的上一版本轨道角动量漩涡那样。比如，轨道角动量漩涡被用于设计更强大的受引发射损耗（STED）显微镜。STED显微镜拥有比传统的共焦显微镜高的多的分辨率（横向分辨率高达70-90纳米），其部分缘故原由便是由光漩涡实现的精确照明。
由于具有可以与光同速传播的潜力，时空光漩涡可能在科技运用上拥有亘古未有的上风，包括提升光纤通信传输带宽的潜力。
“时空光漩涡不像天使的光环那样只是个摆设，”米尔希伯格阐明道。他同时强调了时空光漩涡对付掌握中央光束形状以及能量流动的能力。
“它更像是‘电气化天使’的光环，在天使与光环之间往来来往发射能量。我们都十分急迫地想看到，这个创造能把我们带向若何的未来。”
参考：
[1] UMDPhysicists Discover “Smoke Rings” Made of Laser Light, 2016, http://eng.umd.edu/html/news/news_story.php?id=9950
[2] N.Jhajj, et al, Spatiotemporal Optical Vortices, Physical Review X 2016, 6,031037.
