旋转物体带有角动量;这一事实甚至适用于最微小的粒子，例如光子。光子拥有的不是一种而是两种不同形式的角动量：自旋角动量(SAM)和轨道角动量(OAM)。

SAM在两个特征值之间舞动，代表右圆偏振和左圆偏振，而OAM具有无限特征值，对应于螺旋相位。当SAM与OAM结合时，我们见证了“总角动量”(TAM)的出现，这是一个光子工具箱，其广泛的应用涵盖激光雷达、激光处理、光通信、光计算、量子信息等。

正如OAM彻底改变了该领域一样，TAM模式的高效识别和实时控制为突破性的TAM应用提供了关键。然而，现有的识别光子TAM态的方法存在局限性，包括动态范围有限、识别精度低以及无法动态适应过滤。这些限制限制了TAM的开发和应用的进展。迄今为止，从光子束中提取所需的TAM模式仍然是一个未解决的难题。

据《AdvancedPhotonics》报道，北京理工大学的研究人员开发了一种光子TAM操纵器，消除了障碍，实现了SAM和OAM的按需操纵。他们的方法涉及两个类似单元的对称级联：TAM分离器和TAM反向器。这些装置由称为解包器和校正器的专用光学元件组成，经过精心设计。

将光子TAM操纵器想象为指挥光乐团的指挥。TAM分离器将入射光束转换为空间排列的条纹集合，每个条纹代表一个TAM模式。空间滤波器占据主导地位，决定保留哪些TAM模式以及阻止哪些TAM模式。

最后，TAM反向器将分离的光束带回空间域，完成交响乐。这一变换过程将入射光束从空间域映射到“位置TAM域”，以便在转换到空间域之前轻松进行过滤。

研究人员报告了支持识别多达42种单独TAM模式的实验演示。结果表明，TAM具有良好的状态选择性能，这使得它对于高速大容量数据传输和高安全性光子加密系统特别有吸引力。它还为高保真光子计算和量子雷达信号处理提供了新的视角。