技術(shù)可以讓光變得多神奇？｜蝸牛君專輯

本周雷鋒網(wǎng)專欄作者推薦：看風景的蝸牛君，中科院光學工程博士。

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1、聊一聊那些“隔空移物”的光學魔法  （點擊閱讀）

2005年上映了一部評價極佳、趣味十足的科幻影片，叫做《銀河系漫游指南》。這部電影主人公阿瑟的房子因為修建公路要被拆掉，與此同時，地球因為銀河系要修建空間高速公路，也要被摧毀。于是阿瑟在外星朋友福特的幫助下，在最后一刻搭便車登上了一艘宇宙飛船，開啟了銀河系冒險之旅。而他們登船的方式，就是通過一束光。

同樣，利用光來實現(xiàn)“隔空移物”之術(shù)，也不再是電影中的空談，近年來得到了理論和實驗的驗證，科學名詞叫做“光鑷（Optical Tweezers）效應”。

軌道角動量光束的拓撲荷值越大，意味著光束旋轉(zhuǎn)得越快。將這種光束聚焦后，在實現(xiàn)光鑷效應的同時，還會使物體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的扭矩，就像有一個扳手在扳動物體一樣。不過與光鑷類似，光學扳手能夠提供的力也是pN量級的，要想指望一束光把人給翻個跟頭，還是只能在電影和小說中呢。

2、光計算機離我們究竟還有多遠？ （點擊閱讀）

光計算機，俗稱光腦。上世紀，早在電子計算機剛剛興起之時，科學家們便提出了光子計算機的概念。這是因為利用光進行計算，比用電子計算有著許多無可比擬的優(yōu)點。

在模擬運算領域，光有著獨特的“上帝算法”。

例如，在許多領域需要運用傅里葉變換相關(guān)的計算，如卷積。數(shù)字計算機來計算傅里葉變換是非常消耗計算量的，這使得一些需要運用傅里葉變換作為基礎運算的算法往往很耗時，如圖像處理領域。而光通過透鏡的過程，本身就是一次傅里葉變換的過程，這個過程幾乎完全不需要時間。

3、光影交錯間，全息技術(shù)是如何一步步發(fā)展成今天這樣的？  （點擊閱讀）

首先要明確一點，全息和3D顯示不存在誰包含誰的問題，他們是有交叉的兩個概念。

之所以媒體和大眾往往將兩者混為一談，是因為全息技術(shù)的確是很有前景的一項3D顯示技術(shù)，而且也是中學教科書中著重提到過的“未來”科技，才讓大家印象深刻（當年我就是因為這個，義無反顧地選擇了光學工程專業(yè)）。但實際上除了全息之外，還有許多其他技術(shù)都可實現(xiàn)3D成像，與全息技術(shù)相比，各有利弊。甚至不少技術(shù)會先于全息技術(shù)發(fā)展起來，走入大家的生活。

是否可以通過某種方式，將光線的強度信息和相位信息同時記錄下來呢？這就是“全息”思想的來源。

全息術(shù)最核心的是需要有記錄物體相位的全息圖，可以通過衍射過程再現(xiàn)物體。這個全息圖可以通過干涉方法、利用干板記錄，也可以是利用CCD/CMOS記錄，甚至可以是通過計算機數(shù)學運算得到。若是沒有全息圖的存在，嚴格意義上來說，就不能夠稱之為全息顯示。

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