p Feixes ópticos carregando momento angular orbital (OAM) têm atraído atenção crescente durante as últimas décadas, exibindo aplicações disruptivas em uma ampla gama de campos:captura de partículas e pinça, microscopia de alta resolução, coronografia astronômica, telecomunicações e segurança de alta capacidade. p Os feixes de luz que transportam OAM são dotados de frentes de onda torcidas peculiares, e os modos com diferentes OAM são ortogonais entre si e podem transportar canais de informação independentes na mesma frequência sem qualquer interferência. No campo das telecomunicações, o espaço de estado potencialmente ilimitado fornecido por este grau de liberdade inexplorado oferece uma solução promissora para aumentar a capacidade de informação das redes ópticas e resolver, de forma sustentável, o problema da saturação de frequência, também chamado de 'esmagamento ótico, 'esta abordagem é válida tanto para espaço livre como para propagação de fibra óptica.

p Atualmente, é urgente desenvolver novos dispositivos que possam reconfigurar e alternar entre modos distintos de OAM para explorar totalmente o grau extra de liberdade fornecido pelo OAM para comunicações clássicas e quânticas. Até aqui, métodos convencionais são úteis apenas para a implementação de operações de turno no OAM, ou seja, adição ou subtração.

p Pela primeira vez, novos elementos ópticos foram projetados e fabricados para realizar a multiplicação e divisão do momento angular orbital da luz de uma forma compacta e eficiente. O estudo foi conduzido pelo Dr. Gianluca Ruffato, Dra. Michele Massari, e o Prof. Filippo Romanato do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Padova, Na Itália. Os resultados da pesquisa foram publicados recentemente em Luz:Ciência e Aplicações .

p O elemento-chave dessa ótica é representado por uma transformação ótica que mapeia o gradiente de fase azimutal do feixe OAM de entrada em um setor circular. Ao combinar várias transformações de setor circular em um único elemento óptico, é possível multiplicar o valor do estado OAM de entrada dividindo e mapeando a fase em setores circulares complementares. Por outro lado, combinando várias transformações inversas, a divisão do valor OAM inicial é alcançável mapeando setores circulares complementares distintos do feixe de entrada em um número igual de gradientes de fase circular.

p Os elementos ópticos projetados foram fabricados na forma de óptica difrativa de fase apenas compacta e miniaturizada com litografia de feixe de elétrons de alta resolução, e opticamente caracterizado na faixa visível para demonstrar a capacidade esperada de multiplicar ou dividir o OAM do feixe de entrada.

p Este estudo pode encontrar aplicações promissoras para a geração multiplicativa de modos OAM de ordem superior, processamento óptico de informações com base na transmissão de feixe OAM, e roteamento / comutação óptica em telecomunicações, tanto no regime clássico quanto no de fóton único.