Gestructureerd licht, gecreëerd door het genereren en toepassen van licht op een oppervlak, is belangrijk in toepassingen als 3D-scanners, dubbele fotografie en microscopische technologie. Een nieuwe studie heeft een methode aangetoond die nieuwe lichtstralen produceert uit synchrotron-lichtbronnen, het openen van een nieuwe manier om röntgenstralen te genereren.

Een team van Japanse wetenschappers onder leiding van Shunya Matsuba, een assistent-professor aan het Hiroshima Synchrotron Radiation Center aan de Universiteit van Hiroshima, heeft aangetoond dat gestructureerd licht, in de vorm van een vectorbundel (lichtbundels waarvan de polarisatierichting rond zijn as roteert), kan worden geproduceerd door de superpositie van twee optische vortexbundels (lichtbundels die een punt van nulintensiteit bevatten, vormen een spiraalvormige fasestructuur.) De bevindingen werden gepubliceerd in het tijdschrift of Technische Natuurkunde Brieven in juli 2018.

"We hebben het genereren van de vectorbundel aangetoond met behulp van synchrotronstraling. Dit werk heeft een manier geopend om röntgenvectorbundels te genereren, ", zegt co-auteur prof. Masahiro Katoh van het Institute for Molecular Science (IMS) van de National Institutes of Natural Sciences/Sokendai in Japan.

De productie van gestructureerd licht in de röntgengolflengten was een uitdaging, echter, en de nieuwe techniek die door de Japanse wetenschappers is gepresenteerd, kan het gebruik van dergelijk gestructureerd licht mogelijk maken in onderzoeksgebieden die alleen toegankelijk zijn met synchrotronstraling, zoals röntgenabsorptiespectroscopie en röntgenkristallografie.

De wetenschappers baseerden hun methode op een techniek die circulair gepolariseerd licht produceert uit twee lineair gepolariseerde bundels waarvan de polarisatierichtingen loodrecht op elkaar staan. In synchrotron-lichtbronnen, deze methode is toegepast op uniform gepolariseerde bundels afkomstig van twee undulatoren. Een undulator is een apparaat dat quasi-monochromatisch licht met verschillende polarisaties uitzendt.

Matsuba en zijn team pasten deze methode toe voor twee vortexbundels afkomstig van twee spiraalvormige golvingen die in tandem zijn geplaatst. Het onderzoek volgt eerdere studies die lasers en optische componenten hebben gebruikt om vectorstralen te creëren, met golflengten die gewoonlijk binnen de zichtbare of nabij-infrarode delen van het elektromagnetische spectrum liggen.

Kato zegt, "De volgende stap van dit onderzoek is om het genereren van vectorbundels van andere typen aan te tonen, bijvoorbeeld, radiaal gepolariseerde stralen. Ons uiteindelijke doel is om alle optische eigenschappen van synchrotronstraling te beheersen, zoals golflengte, samenhang, ruimtelijk, tijdelijke structuren enzovoort." Dit zal de weg vrijmaken voor nieuwe kansen op veel gebieden, inclusief röntgendiffractie, verstrooiing en absorptie/emissie spectroscopie dankzij de nieuwe methode om gestructureerd licht te genereren die in dit onderzoek is aangetoond.