Noile cercetări arată că impulsurile laser ultrarapide pot crea structuri învolburate asemănătoare inelelor de fum care, atunci când sunt conectate între ele, pot transporta și transmite informații simple despre imagine. Această descoperire aduce noi posibilități în domeniul comunicațiilor optice și al transmisiei de informații.
În trecut, vortexurile erau de obicei observate doar în apă și aer, dar o echipă de cercetare condusă de Howard Milchberg de la Universitatea din Maryland a descoperit că structuri de vortex similare se pot forma și în fascicule de lumină, cunoscute sub numele de inele de vortex. În această structură, particulele de lumină (sau fotonii) se răsucesc și se rotesc ca particulele de aer într-un inel de fum.
Milchberg a subliniat că, odată cu popularitatea tot mai mare a tehnologiei pentru crearea de vortexuri în lumină, perspectivele de aplicare a acestei structuri sunt foarte largi. „Acest domeniu se dezvoltă rapid, iar noi utilizări pentru aceste structuri în optică sunt explorate. Printre acestea, capacitatea de purtare a informațiilor este un aspect de îngrijorare deosebită”.
Pentru a realiza inelul de vortex cu laser, echipa de cercetare a dat cu succes pulsului laser o formă asemănătoare unei gogoși și caracteristicile de rotație ale unui inel de fum, ajustând cu precizie intensitatea și faza luminii.
Lumina este o undă electromagnetică a cărei fază determină poziția fiecărei părți a undei în timpul oscilației sale. Deoarece aceste impulsuri laser durează mai puțin de o milioneme de secundă, formele și caracteristicile dorite pot fi create numai dacă li se oferă o anumită valoare a fazei la un anumit moment în timp.
În timpul experimentului, echipa a folosit o serie de lentile, cristale crestate și un „modulator de lumină spațială” similar cu un mic proiector pentru a furniza impulsuri laser. Când impulsurile trec prin aceste dispozitive și ajung la detector, ele capătă forma unui șir de inele vortex, cunoscute sub numele de „șiruri de vortex spațiu-timp”. Cel mai mare inel vortex pe care l-a construit echipa este format din 28 de inele vortex diferite.
Apoi, cercetătorii și-au codificat imaginea logo-ului într-un șir de proprietăți ale inelului vortex. Ca dovadă de principiu, au transmis cu succes o imagine de 16.384 pixeli folosind un șir de 16 vârtejuri. Cu toate acestea, ei anticipează că, în posibile experimente viitoare, un șir care conține 28 de inele vortex ar fi o metodă mai eficientă de transmitere a cantităților mari de informații într-un timp scurt.
Crearea unor vârtejuri asemănătoare gogoșilor cu lumină necesită un grad ridicat de precizie și atenție la detalii, spune Alan Willner de la Universitatea din California de Sud. Cu toate acestea, echipa de cercetare a oferit câteva linii directoare asemănătoare „rețetelor” care vor ajuta la crearea mai multor tipuri diferite de structuri vortex în viitor.
În prezent, grupurile de cercetare din întreaga lume încearcă să proiecteze diverse lumini structurate interesante pentru a explora valoarea lor potențială de aplicare. În viitor, oamenii de știință vor aduce mai multe descoperiri noi în diferite lumini structurate.
