新型白炽灯发出亮度比之前强百倍的“扭曲光”

发光灯泡中的扭曲灯丝。图片来源：美国密歇根大学

科技日报北京12月26日电 （记者张佳欣）美国密歇根大学的研究人员开发了一种新型白炽灯泡。凭借灯丝本身的精密设计，这款灯泡能够发出椭圆偏振光（扭曲光），且亮度比之前的方法亮100倍。这一新设计有助于增进人们对基础物理的理解，并为机器人视觉系统和其他尖端技术应用铺平道路。

据研究人员介绍，扭曲光可以使用与有百年历史的爱迪生灯泡（灯丝灯泡）相同的技术来制造。扭曲光在空间中以螺旋状路径传播。这种被称为“手性”的特性，可以根据物体发射或反射的独特光扭曲来区分物体。扭曲光在先进的成像和传感技术中很重要，可以帮助自动驾驶汽车或机器人区分周围物体。

传统上，由于亮度低，产生扭曲光一直很困难。此次，研究人员通过重新审视一个经典概念——黑体辐射解决了这个问题。

物理学的基本法则表明，所有物体只要温度高于绝对零度都会释放光子。然而，一些物体会吸收与其释放的数量相同的光子，这一现象被称为黑体辐射。

黑体辐射通常发出宽光谱的光，在人眼看来是白色的。然而，发射器在微观或纳米尺度上的形状可以改变光的偏振，也就是其振荡方向。研究人员发现，当发射器以与发射光波长相当的尺度扭曲时，产生的黑体辐射会变成手性辐射，光子也会扭曲。

研究人员称，这是首次制造出如此明亮的扭曲光。他们设想，利用扭曲光技术，机器人和自动驾驶汽车将配备像螳螂虾一样具有视觉能力的传感器，可以区分不同类型的扭曲光。例如，可以利用不同材料发出的独特光线扭曲以识别障碍物或生物。

这种扭曲光还具有改善其他成像技术的潜力，比如更精确的医疗诊断和材料科学图像，对于通信系统的改进同样意义重大。