یک بلور با ویژگی‌های هندسی خاص را می‌توان به وسیله نور برانگیخته کرد تا پرتو خروجی با قطبش دلخواه تولید کند.

پژوهشگران روشی برای کنترل قطبش نورِ پراکنده‌شده از یک بلور ابداع کرده‌اند [1]. اگرچه تنظیم قطبش امر جدیدی نیست، اما روش حاضر بر پایه «هندسه کوانتومی» استوار است؛ مفهومی که به «ساختار درونی» ماده اشاره دارد و بر رفتار الکترون‌ها تأثیر می‌گذارد. این سازوکار می‌تواند قابلیت‌های تازه‌ای را در زمینه‌های طیف‌سنجی و ذخیره‌سازی اطلاعات فوتونی ایجاد کند.

در روشی که «یا بای» (Ya Bai) از آکادمی علوم چین و همکارانش به کار گرفته‌اند، کار با ماده‌ای بلورین آغاز می‌شود که دارای ویژگی‌های تقارنی خاصی است. این ویژگی‌ها موجب ایجاد پدیده‌ای موسوم به «فاز هندسی» می‌شوند؛ پدیده‌ای که در واقع نوعی تغییر یا جابه‌جایی در توابع موج الکترون‌های در حال حرکت درون بلور است. پژوهشگران از همین هندسه کوانتومی برای تغییر و کنترل قطبش نوری که از سطح بلور بازتاب می‌شود، استفاده می‌کنند.

در این آزمایش‌ها، گروه پژوهشی یک پالس لیزر قوی را به بلور خود تاباندند. نور لیزر دارای قطبش خطی بود و از دو میدان نوری تشکیل می‌شد که بسامد یکی از آن‌ها دو برابر دیگری بود. نوری که توسط کریستال بازتاب می‌یافت، شامل چندین مؤلفه با بسامد بالاتر بود که «هارمونیک» نامیده می‌شوند. این گروه نشان دادند که می‌توانند قطبش این هارمونیک‌ها را کنترل کنند. به‌طور مشخص، آن‌ها قادر بودند تنها با تنظیم شدت‌ها و فازهای نسبیِ دو میدان نوری ورودی، به هر نوع قطبش (خطی، دایره‌ای یا بیضوی) و جهت‌گیری (چپ‌گرد یا راست‌گرد) دلخواه دست یابند.

به گفته‌ی بای، این روشِ مبتنی بر هندسه‌ی کوانتومی — که با روش‌های سنتی کنترل قطبش مبتنی بر مواد دوشکستی)مواد نوری ناهمسان گرد( تفاوت دارد — مزایای منحصربه ‌فردی ارائه می‌دهد. برای نمونه، این روش جدید در ناحیه‌ی فرابنفشِ فرین (EUV) نیز کارآمد است و می‌تواند به مطالعات طیف‌سنجی مولکول‌های دستیده (کایرال) کمک کند. همچنین، سازوکار این روش نوری است؛ بدین معنا که می‌توان قطبش را در مقیاس‌های زمانی فمتوثانیه تغییر داد که این ویژگی می‌تواند برای تلاش‌های مربوط به ذخیره‌سازی اطلاعات در قطبشِ پرتو نور، بسیار سودمند باشد.

1-Y. Bai et al., “Chiral high-harmonic generation via subcycle symmetry engineering,” Phys. Rev. Lett. 137, 116905 (2026).

منبع:

Tuning Light Polarization with Quantum Geometry

ترجمه خبر: شهره کرمی