준입자적 특성을 가지는 빛 소용돌이의 자발적 생성과 동역학적 제어

Abstract

빛 소용돌이는 전자기장 위상 분포의 공간적인 꼬임으로 기초 물리량인 궤도 각운동량을 전자기파에 싣는다. 전자기파의 궤도 각 운동량은 고전적/양자역학적 회전 특성을 광학 현상과 기술에 도입함으로써, 초고해상도 현미경, 고차원 광통신, 양자 얽힘 등 다양한 분야에서 주목받아 왔다. 그러나, 다른 물리계의 소용돌이와 달리, 기존의 빛 소용돌이/궤도 각운동량의 생성은 구조적 특이점을 갖는 소자를 통해서만 구현되었고 역학적 변화를 가할 수 없는 수동적 특성을 가졌다. 본 연구에서는 구조적 특이점 없이도 자발적으로 생성되며 외부 자극(자기장, 전기장, 열 등)에 따라 준입자적(quasi-particle-like) 거동을 보이는 빛 소용돌이를 최초로 구현하였다. 이는 앞으로 광학 시스템에서 다양한 위상학적 전자기장 텍스처와 그들의 준입자적 상호작용에 대해 연구하는 시작점이 될 것으로 기대한다.