Kierretyllä valolla siirtyy enemmän dataa

Optisia pyörteitä voidaan luoda johtamalla valonsäde erityisen materiaalin läpi, joka pakottaa säteen kiertymään. Nykyiset optiset pyörregeneraattorit perustuvat kalliisiin ja monimutkaisiin valmistustekniikoihin tai kookkaisiin kiteisiin.

Melbournen yliopiston tutkijatiimi on kuitenkin löytänyt uuden ja yksinkertaisen tavan tuottaa tätä kiertynyttä valoa käyttämällä edullisia ja erittäin ohuita materiaaleja.

Näitä van der Waals (vdW) -materiaaleiksi kutsuttuja kerroksia yhdistää toisiinsa van der Waals -voima. Se on riittävän vahva pitämään kerrokset yhdessä, mutta riittävän heikko, jotta ne voidaan helposti vetää erilleen ja muodostaa uudelleen.

Menetelmä toimii ilman nanoteknologiaa. Sen sijaan tutkijat käyttävät näiden vdW-materiaalien luonnollisia optisia ominaisuuksia muuttaakseen valon muotoa sen kulkiessa läpi.

Kun ympyräpolarisoitunut valo – valotyyppi, jossa kaikki fotonit pyörivät samaan suuntaan – saapuu näihin ohuisiin vdW-kiteisiin, sen spin-suunta kääntyy ja se saa spiraalimaisen kierteen, jolloin siitä tulee optinen pyörre.

Tämä kiertyminen tapahtuu, koska vdW-materiaalit hidastavat valoa eri tavoin riippuen siitä, miten se saapuu sisään. Ominaisuutta kutsutaan kahtaistaittuvuudeksi.

Tutkijat osoittivat tämän käyttämällä kahta yleistä vdW-materiaalia: kuusikulmaista boorinitridiä (hBN) ja molybdeenidisulfidia (MoS₂).

Kun lasersäteitä suunnattiin kunkin materiaalin läpi ja mitattiin, kuinka hyvin valo kiertyi. Jopa vain 8 mikrometrin (hBN:n tapauksessa) tai 320 nanometrin (MoS₂:n tapauksessa) paksuisilla näytteillä pystyimme tuottamaan selkeästi määriteltyjä optisia pyörrekeiloja. Nämä mittaukset osoittavaat menetelmän toimivan erittäin pienissä mittakaavoissa.

Se toimii myös tehokkaasti, muuntaen lähes puolet tulevasta valosta kiertyneiksi säteiksi. Tietokonesimulaatiot viittaavat siihen, että tehokkuutta voisi nostaa entisestään muuttamalla valonsäteen muotoa ennen kuin se saapuu materiaaliin.

Aikaansaatu kierretty säde voisi olla suurnopeusviestinnän tulevaisuus.

Spiraalirakenteensa ansiosta optiset pyörteet tarjoavat lisäulottuvuuden informaation koodaamiseen.

Menetelmämme avaa oven myös pienemmille, halvemmille ja skaalautuvammille optisille laitteille, jotka voitaisiin integroida tulevaisuuden viestintäjärjestelmiin, mukaan lukien satelliitit arvioivat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Pyörivä valo voisi tehostaa seuraavan sukupolven elektroniikkaa

Kvanttitiedonsiirtoa nykyisissä kuituverkoissa

Pyörrevalolla vauhtia tiedonsiirtoon