Νέα έρευνα δείχνει ότι οι εξαιρετικά γρήγοροι παλμοί λέιζερ μπορούν να δημιουργήσουν στροβιλιζόμενες δομές σαν δακτύλιο καπνού που, όταν συνδέονται μεταξύ τους, μπορούν να μεταφέρουν και να μεταδώσουν απλές πληροφορίες εικόνας. Αυτή η ανακάλυψη φέρνει νέες δυνατότητες στον τομέα των οπτικών επικοινωνιών και της μετάδοσης πληροφοριών.
Στο παρελθόν, οι δίνες παρατηρούνταν συνήθως μόνο στο νερό και τον αέρα, αλλά μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Howard Milchberg στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ διαπίστωσε ότι παρόμοιες δομές δίνης μπορούν επίσης να σχηματιστούν σε δέσμες φωτός, γνωστές ως δακτύλιοι δίνης. Σε αυτή τη δομή, τα σωματίδια φωτός (ή τα φωτόνια) συστρέφονται και περιστρέφονται σαν σωματίδια αέρα σε έναν δακτύλιο καπνού.
Ο Milchberg επεσήμανε ότι με την αυξανόμενη δημοτικότητα της τεχνολογίας για τη δημιουργία δίνων στο φως, οι προοπτικές εφαρμογής αυτής της δομής είναι πολύ ευρείες. "Αυτό το πεδίο αναπτύσσεται ταχέως και διερευνώνται νέες χρήσεις για αυτές τις δομές στην οπτική. Μεταξύ αυτών, η ικανότητα μεταφοράς πληροφοριών είναι μια πτυχή που προκαλεί ιδιαίτερη ανησυχία."
Για την υλοποίηση του δακτυλίου δίνης λέιζερ, η ερευνητική ομάδα έδωσε με επιτυχία στον παλμό λέιζερ ένα σχήμα που μοιάζει με ντόνατ και τα χαρακτηριστικά περιστροφής ενός δακτυλίου καπνού ρυθμίζοντας με ακρίβεια την ένταση και τη φάση του φωτός.
Το φως είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα του οποίου η φάση καθορίζει τη θέση κάθε τμήματος του κύματος κατά την ταλάντωσή του. Δεδομένου ότι αυτοί οι παλμοί λέιζερ διαρκούν λιγότερο από το ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου, τα επιθυμητά σχήματα και χαρακτηριστικά μπορούν να δημιουργηθούν μόνο εάν τους δοθεί μια συγκεκριμένη τιμή φάσης σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή.
Κατά τη διάρκεια του πειράματος, η ομάδα χρησιμοποίησε μια σειρά από φακούς, κρυστάλλους με ραβδώσεις και έναν "χωρικό διαμορφωτή φωτός" παρόμοιο με έναν μικρό προβολέα για την παροχή παλμών λέιζερ. Όταν οι παλμοί περνούν μέσα από αυτές τις συσκευές και φτάσουν στον ανιχνευτή, παίρνουν το σχήμα μιας σειράς δακτυλίων στροβιλισμού, γνωστών ως «χορδές χωροχρονικής δίνης». Ο μεγαλύτερος δακτύλιος στροβιλισμού που έχει κατασκευάσει η ομάδα αποτελείται από 28 διαφορετικούς δακτυλίους δίνης.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές κωδικοποίησαν την εικόνα του λογότυπου τους σε μια σειρά από ιδιότητες δακτυλίου δίνης. Ως απόδειξη αρχής, μετέδωσαν με επιτυχία μια εικόνα 16.384 pixel χρησιμοποιώντας μια συμβολοσειρά 16 δίνων. Ωστόσο, προβλέπουν ότι σε πιθανά μελλοντικά πειράματα, μια συμβολοσειρά που περιέχει 28 δακτυλίους στροβιλισμού θα ήταν μια πιο αποτελεσματική μέθοδος μετάδοσης μεγάλων ποσοτήτων πληροφοριών σε σύντομο χρονικό διάστημα.
Η δημιουργία στροβιλισμών που μοιάζουν με ντόνατ με φως απαιτεί υψηλό βαθμό ακρίβειας και προσοχή στη λεπτομέρεια, λέει ο Άλαν Γουίλνερ από το Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια. Ωστόσο, η ερευνητική ομάδα έχει παράσχει κάποιες οδηγίες που μοιάζουν με «συνταγές» που θα βοηθήσουν στη δημιουργία περισσότερων διαφορετικών τύπων δομών δίνης στο μέλλον.
Επί του παρόντος, ερευνητικές ομάδες σε όλο τον κόσμο προσπαθούν να σχεδιάσουν διάφορα ενδιαφέροντα δομημένα φώτα για να διερευνήσουν την πιθανή αξία εφαρμογής τους. Στο μέλλον, οι επιστήμονες θα φέρουν περισσότερες νέες ανακαλύψεις σε διαφορετικά δομημένα φώτα.
