En ny tilgang skaber en helt ny form for dynamisk lysstruktur

Det er ikke hver dag, at forskere er i stand til at producere en helt ny form for lys, men når de gør det, kan konsekvenserne være dramatiske. Da snoede lysstråler med orbital vinkelmoment blev afsløret i 1992, forskere indså potentialet til at øge dataoverførselshastigheder i forhold til nuværende tilgange. Hver for sig, i 2005, Nobelprisen i fysik blev tildelt for opfindelsen af ​​den optiske frekvenskam-en enhed, der skaber et spektrum af lige store mellemrum af ikke-snoet lys. Sådanne kamme er blevet grundlæggende værktøjer til metrologi og atomure.

Nu, takket være forskning fra Alan Willner, professor i el- og computerteknik ved USC Viterbi og hans nyuddannede ph.d. studerende Zhe Zhao, vi kan tilføje en ny struktur til denne liste. I et papir udgivet i Naturkommunikation , parret viste, hvordan kombination af snoet lys og frekvenskamme sammen kan producere en endnu mere ny lysstruktur.

I nogen tid, Willners laboratorium, det optiske kommunikationslab i Ming Hsieh Institut for Elektroteknik, havde separat undersøgt snoede lysstråler og frekvenskamme. Disse to forskningsveje var relativt adskilte i sit laboratorium, indtil Zhao havde en erkendelse:Hvad nu hvis vi kombinerede forskellige optiske frekvenser og forskellige snoede lys? At kombinere disse sammen resulterede i noget helt nyt.

På en given afstand, lyset kan dynamisk rotere omkring sit centrum og dreje rundt om en anden central akse. "Det er analogt med, at Jorden roterer om sin akse og samtidig drejer rundt om Solen, samtidig oplever to former for dynamisk bevægelse. Denne nye lysstruktur bærer to former for orbital vinkelmoment, "Willner sagde." Ved hjælp af forskellige lysfrekvenser og forskellige tilstande med snoet lys, kombineret sammen, kan producere nye dynamiske lysstrukturer. "

Teamets forskning kaster indsigt i vores grundlæggende forståelse af lysgenerering og formering. Denne innovation kan have fremtidige anvendelser inden for områder som sensing, billeddannelse, fremstilling, og metrologi - hvor som helst du ønsker lys for at have ny dynamisk bevægelse.

"Kort fortalt, gennem denne teknik kan lys skræddersyes på mere detaljerede og udsøgte måder end nogensinde før, "sagde Zhao. Fremskridt i, hvordan lys kan dynamisk struktureres, kan føre til store gennembrud på tværs af forskellige områder. Dens oprettelse åbner døren til et nyt sæt værktøjer.

For nu, Willner, Zhao, og resten af ​​forskningsgruppen er fokuseret på, hvilket andet unikt designet lys de kan bygge fra dette nye værktøj.