Wetenschappers zijn niet elke dag in staat om een ​​geheel nieuw soort licht te produceren, maar als ze dat doen, kunnen de gevolgen dramatisch zijn. Toen in 1992 gedraaide lichtbundels met een baanimpulsmoment werden ontdekt, onderzoekers realiseerden zich het potentieel om de datatransmissiesnelheden te verhogen ten opzichte van de huidige benaderingen. Afzonderlijk, in 2005, de Nobelprijs voor natuurkunde werd toegekend voor de uitvinding van de optische frequentiekam - een apparaat dat een spectrum creëert van op gelijke afstand van elkaar gelegen frequenties van niet-gedraaid licht. Dergelijke kammen zijn fundamentele instrumenten geworden voor metrologie en atoomklokken.

Nutsvoorzieningen, dankzij onderzoek van Alan Willner, hoogleraar elektrische en computertechniek aan USC Viterbi en zijn onlangs afgestudeerde Ph.D. student Zhe Zhao, we kunnen een nieuwe structuur aan deze lijst toevoegen. In een paper gepubliceerd in Natuurcommunicatie , het paar liet zien hoe het combineren van gedraaid licht en frequentiekammen een nog nieuwere lichtstructuur kan produceren.

Al enige tijd, Willners laboratorium, het Optical Communications Lab in het Ming Hsieh Department of Electrical Engineering, had afzonderlijk onderzoek gedaan naar gedraaide lichtbundels en frequentiekammen. Deze twee onderzoekspaden waren relatief gescheiden in zijn laboratorium, totdat Zhao zich realiseerde:wat als we verschillende optische frequenties en verschillend gedraaid licht zouden combineren? Door deze samen te voegen ontstond er iets geheel nieuws.

Op een bepaalde afstand, het licht kan dynamisch rond zijn centrum draaien en rond een andere centrale as draaien. "Het is analoog aan de aarde die om zijn as draait en tegelijkertijd rond de zon draait, gelijktijdig ervaren van twee vormen van dynamische beweging. Deze nieuwe structuur van licht draagt ​​twee vormen van baanimpulsmoment, Willner zei. "Door verschillende lichtfrequenties en verschillende gedraaide lichtmodi te gebruiken, samen gecombineerd, kan nieuwe dynamische lichtstructuren produceren."

Het onderzoek van het team werpt inzicht in ons basisbegrip van lichtopwekking en -voortplanting. Deze innovatie kan toekomstige toepassingen hebben op gebieden zoals detectie, in beeld brengen, productie, en metrologie - overal waar u wilt dat licht een nieuwe dynamische beweging heeft.

"Simpel gezegd, door deze techniek kan licht op meer gedetailleerde en verfijnde manieren worden afgestemd dan ooit tevoren, ", zei Zhao. Vooruitgang in hoe licht dynamisch kan worden gestructureerd, kan leiden tot grote doorbraken op verschillende gebieden. De creatie ervan opent de deur naar een nieuwe reeks hulpmiddelen.

Voor nu, Wilner, Zhao, en de rest van de onderzoeksgroep zijn gefocust op welk ander uniek ontworpen licht ze kunnen bouwen met deze nieuwe tool.