Тщательный подбор необходимой конфигурации фотодетектора позволил впервые реализовать орбитальный фотогальванический эффект и зарегистрировать фотоотклик, зависящий от орбитального углового момента падающего света. Работа опубликована в Science.

Спиновый орбитальный момент света связан с поляризацией и для каждого фотона может принимать значения S = ±ħ, где ħ — постоянная Планка. Однако, свет может также обладать орбитальным угловым моментом (ОУМ). Этот момент импульса L определяется не поляризацией, а пространственной структурой моды (грубо говоря, поперечным сечением светового пучка). Он связан с набегом фазы на замкнутом контуре, охватывающем ось распространения света. L также квантуется, то есть принимает значения, кратные постоянной Планка. Например, цилиндрически симметричные пучки Гаусса-Лаггера с ненулевым орбитальным числом m обладают моментом, равным L=mħ. Подробнее об ОУМ можно прочитать в блоге российского физика Игоря Иванова.

Передача и прием фотонов с ненулевым ОУМ рассматривается как перспективный способ построения фотонных сетей с высокой пропускной способностью. Как теоретические, так и экспериментальные работы говорят о том, что свет с ОУМ проявляет особенности при взаимодействии с веществом и может изменять правила отбора и генерировать необычный электрический отклик. Однако фотоотклик обычно не несет никакой информации о фазе. Характерный масштаб изменения векторного потенциала за счет ОУМ обычно превышает размер зоны Бриллюэна в веществе и поэтому мало влияет на процессы поглощения света. Таким образом, эффективное электрическое детектирование фотонов с ОУМ представляет серьезную проблему.

Для поиска возможности получить зависящий от ОУМ фотоотклик американо-китайская группа ученых под руководством Ритеша Агарвала (Ritesh Agarwal) рассчитала тензор проводимости под действием светового пучка Гаусса-Лаггера.