Conmemorando el 30 aniversario de la predicción de vórtices ópticos, investigadores en China:Xing Fu de la Universidad de Tsinghua, Xiaocong Yuan de la Universidad de Shenzhen y coautores revisaron el desarrollo de 30 años de la comprensión y las aplicaciones de estos fenómenos intrigantes.

Los vórtices son fenómenos comunes que existen ampliamente en la naturaleza, desde vórtices cuánticos en nitrógeno líquido hasta la circulación oceánica y vórtices de tifones e incluso galaxias espirales en la Vía Láctea. Los vórtices también existen en óptica, cuyo concepto fue propuesto por primera vez por el físico teórico Pierre Coullet y sus colegas [ Optar. Comun. 73, 403 (1989)] hace treinta años. Hasta ahora, debido a sus asombrosas estructuras, Los vórtices ópticos (VO) han generado tremendas aplicaciones avanzadas como pinzas ópticas, entrelazamiento cuántico, y óptica no lineal, en todas las ramas de la óptica moderna.

Los autores dividieron el desarrollo de 30 años de los VO en tres etapas:los primeros 10 años es la etapa de las teorías fundamentales en la que se propusieron nuevos conceptos físicos y fenómenos físicos novedosos durante esta etapa, como carga topológica, singularidad de fase, celosía de vórtice, momento angular orbital (OAM), y haces de vórtice con un frente de onda en espiral, que sentó bases teóricas sólidas para las aplicaciones científicas posteriores.

Los segundos 10 años es la etapa de desarrollo de la aplicación que, debido a las características de la fase singular de OV y altas dimensiones de OAM, Los vórtices ópticos aportan un tipo único de fuentes de luz con un rendimiento superior para las aplicaciones de la tecnología cuántica. pinzas ópticas y manipulación de partículas, imágenes de superresolución, detección biomédica y química, comunicación óptica de alta capacidad, etc .; Los últimos 10 años son la etapa de avance tecnológico en la que la metasuperficie ha llevado a OV a nanoescala, La multiplexación OAM ha ampliado la capacidad de comunicación óptica a terabits, incluso a nivel de petabit, y la capacidad de sintonización mejorada de OV ha realizado nuevos fenómenos no lineales y cuánticos, empujando a OV como uno de los temas científicos más candentes.

En este artículo de revisión, también explicaron cómo el concepto de vórtices ópticos surgió de las similitudes observadas entre el comportamiento de los vórtices de fluidos y algunas formas de luz láser. Las ondas de luz de los vórtices ópticos se retuercen en su dirección de viaje, con un punto de intensidad cero en su centro. Los autores examinaron el constante perfeccionamiento de las técnicas utilizadas para crear vórtices ópticos, y explorar sus aplicaciones. Hicieron hincapié en que la capacidad de sintonización de los VO incluye no solo la capacidad de sintonización espectral y temporal, sino también la OAM-, quiralidad-, carga topológica, y capacidad de sintonización de distribución de singularidad. Las aplicaciones destacadas incluyen sofisticados procesos de computación óptica, nuevas técnicas de microscopía e imagen, la creación de 'pinzas ópticas' para atrapar partículas de materia, y mecanizado óptico utilizando luz para modelar estructuras a nanoescala.