Onderzoekers hebben onlangs de realisatie van een geïntegreerde microlaser gedemonstreerd op basis van een nieuw ontwerp dat licht uitstraalt in chirale modi, waardoor kurkentrekkers van licht worden geproduceerd. Een object wordt chiraal genoemd als het kan worden onderscheiden van zijn spiegelbeeld. Door hun spiraalvorm, kurkentrekkers zijn bijzonder goede voorbeelden.

Dergelijke chirale objecten zijn alomtegenwoordig in de natuur, van roterende sterrenstelsels tot de dubbele DNA-helix. Chiraliteit van licht kan worden gedefinieerd wanneer de fase zich langs de voortplantingsas slingert. In de jaren 1990, werd erkend dat het benutten van zo'n chiraal kenmerk van lichtvelden, het orbitaal impulsmoment (OAM) genoemd, technologisch voordelig zou kunnen zijn. Inderdaad, OAM staat voor een onbeperkte mate van vrijheid, aangezien het fasefront theoretisch een willekeurig groot aantal keren binnen een optische periode kan opwinden.

Het biedt daarom een ​​drastisch uitgebreide basis voor het coderen van informatie in vergelijking met de veelgebruikte polarisatietoestanden van licht, die beperkt zijn tot een tweedimensionale basis. Het multiplexen van informatie in zo'n hoger-dimensionale basis zou de mogelijkheid bieden om de efficiëntie van zowel klassieke als kwantuminformatieprotocollen drastisch te verbeteren. Verder, het overbrengen van dergelijke grote waarden van impulsmoment naar massieve deeltjes is een krachtige aanwinst voor optische manipulatieschema's op atomaire schaal (d.w.z. atomaire pincetten).

Onderzoekers van het team onder leiding van Jacqueline Bloch van het Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N, CNRS—Univ. Parijs-Sud/Parijs-Saclay) in Palaiseau, samen met medewerkers van Laboratorium PhLAM in Lille en van Institut Pascal in Clermont-Ferrand, hebben de demonstratie gerapporteerd van een nieuwe geïntegreerde laserarchitectuur die licht uitzendt in een chirale staat, waardoor kurkentrekkers van licht worden geproduceerd. Het storende voordeel van deze microlaser is de mogelijkheid om de oriëntatie van de kurkentrekker (van rechtsom naar linksom) met eenvoudige optische middelen te regelen. Hun werk is gepubliceerd in Natuurfotonica .

Om deze chirale lichttoestanden te genereren, de onderzoekers hebben een aanpak gebruikt die gebaseerd is op twee hoofdingrediënten. Eerst, ze fabriceerden een hexagonale laserholte gevormd uit zes gekoppelde micropilaren. Als gevolg van de rotatiesymmetrie van hun apparaat, de resonerende modi presenteren OAM met goed gedefinieerde waarden. Ten tweede, om de emissie van optische modi met de klok mee of tegen de klok in te bevorderen, die het doorbreken van de tijdomkeringssymmetrie in het systeem vereist, ze profiteerden van een gemanipuleerde koppeling tussen de polarisatie en de OAM van licht. Deze koppeling maakt het mogelijk een laseremissie te genereren met een netto chiraliteit door gebruik te maken van een circulair gepolariseerde optische pomp. Als resultaat, deze nieuwe microlaser zendt coherent licht met de klok mee of tegen de klok in, afhankelijk van de circulaire polarisatie van de optische pomp.

Het zeer algemene schema dat in dit werk wordt voorgesteld en geïmplementeerd, maakt de weg vrij voor de realisatie van nieuwe generaties microlasers die chiraal licht uitstralen en die kunnen worden gebruikt voor het coderen van informatie in de orbitale impulsmomentbasis.