近日，來(lái)自華沙大學(xué)、波蘭軍事科技大學(xué)和英國(guó)南安普頓大學(xué)的科學(xué)家們宣布開(kāi)發(fā)了一種新型可調(diào)諧微激光。它能發(fā)射兩束光，而且這些光束是圓偏振的，并且指向不同的角度。該研究結(jié)果發(fā)表在《物理評(píng)論·應(yīng)用》（Physical Review Applied）雜志上。

據(jù)華沙大學(xué)物理系的Jacek Szczytko教授解釋稱(chēng)，這一成果是通過(guò)在微腔表面創(chuàng)建一個(gè)“持續(xù)-自旋螺旋”（persistent-spin helix）而獲得的。

在開(kāi)發(fā)這種激光的過(guò)程中，科學(xué)家們將摻雜有有機(jī)激光染料的液晶填充到光學(xué)微腔中。這種微腔由兩個(gè)完美的鏡子組成，它們彼此靠得很近，距離為2-3μm，這樣就可以在腔內(nèi)形成一個(gè)駐留的電磁波。鏡子之間的空間充滿了液晶介質(zhì)（用一種特殊的鏡面涂層進(jìn)行了進(jìn)一步組織）。

同樣來(lái)自華沙的第一作者M(jìn)arcin Muszynski表示：“液晶的特征是其細(xì)長(zhǎng)的分子，它們梳在鏡子的表面，因此它們?cè)谕獠侩妶?chǎng)的影響下豎立起來(lái)，這也會(huì)使其他分子填滿空腔。”

波蘭軍事理工大學(xué)發(fā)現(xiàn)，激光微腔內(nèi)分子的精確排列在腔內(nèi)產(chǎn)生了兩種線偏振光模式，即兩種具有相反線偏振光的駐波。

電場(chǎng)改變了光腔內(nèi)分子的方向，從而改變了液晶層的有效折射率。因此，它控制了光的光路長(zhǎng)度。其中一種模態(tài)的能量不隨分子旋轉(zhuǎn)而改變，而另一種模態(tài)的能量則隨分子方向的改變而增加。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)光刺激放置在液晶分子之間的有機(jī)染料，獲得了激光效應(yīng)。液晶分子的逐漸旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致了這種激光的意想不到的特性。

激光器實(shí)現(xiàn)了這種可調(diào)模式：激光發(fā)射一個(gè)垂直于反射鏡表面的線偏振光束。液晶的使用使得光的波長(zhǎng)隨著電場(chǎng)的變化可以平滑地調(diào)整多達(dá)40nm。

但是，當(dāng)他們旋轉(zhuǎn)液晶分子這兩種模式，使這兩種模式重疊時(shí)，一個(gè)對(duì)分子的方向敏感，另一個(gè)不改變能量，從腔體發(fā)射出來(lái)的光突然改變了偏振，從線性變成了兩個(gè)圓偏振的光束，并且指向不同的角度。

結(jié)果顯示，激光的相位相干性以一種有趣的方式得到了證實(shí)。樣品表面出現(xiàn)不同偏振度、間隔3μm的持續(xù)自旋螺旋條紋。

到目前為止，由于使用的有機(jī)染料在強(qiáng)光的影響下會(huì)緩慢地光降解，所以激光只能以脈沖方式工作。不過(guò)，研究小組希望未來(lái)用更耐用的聚合物或無(wú)機(jī)材料(例如鈣鈦礦)來(lái)替換有機(jī)發(fā)射器，從而延長(zhǎng)其使用壽命。