Optica-onderzoekers van de University of Queensland en Nokia Bell Labs in de VS hebben een nieuwe techniek ontwikkeld om de tijdomkering van optische golven aan te tonen. die de gebieden van geavanceerde biomedische beeldvorming en telecommunicatie zouden kunnen transformeren.

Tijdomkering van golven in de natuurkunde betekent niet terugreizen naar de toekomst; het beschrijft een speciaal type golf dat een pad achteruit door een object kan volgen, alsof je naar een film kijkt van de reizende golf, achteruit gespeeld.

UQ's Dr. Mickael Mounaix en Dr. Joel Carpenter, samen met het team van Dr. Nick Fontaine bij Nokia Bell Labs, zijn de eersten die deze tijdomkering van optische golven demonstreren, met behulp van een nieuw apparaat dat ze hebben ontwikkeld dat volledige 3D-controle van licht mogelijk maakt via een optische vezel.

"Stel je voor dat je een korte lichtpuls lanceert vanaf een kleine plek door wat verstrooiend materiaal, zoals mist, ' zei Dr. Mounaix.

"Het licht begint op een enkele locatie in de ruimte en op een enkel moment in de tijd, maar wordt verstrooid terwijl het door de mist reist en aan de andere kant aankomt op veel verschillende locaties op veel verschillende tijdstippen.

"We hebben een manier gevonden om precies te meten waar al dat verstrooide licht aankomt en op welke tijden, maak dan een 'achterwaartse' versie van dat licht, en stuur het terug door de mist.

"Deze nieuwe, in de tijd omgekeerde lichtgolf zal het oorspronkelijke verstrooiingsproces nabootsen, alsof je in omgekeerde richting naar een film kijkt - en uiteindelijk bij de bron aankomt zoals hij begon:een enkele positie op een enkel moment in de tijd."

Dr. Carpenter zei dat de achterwaartse versie van de lichtstraal, bekend als de tijd omgekeerd golf, was een willekeurig uitziend 3D-object, als een kleine wolk van licht.

"Om die lichte wolk te creëren, je moet een eerste lichtbol in het systeem laten vliegen, en vorm het dan in de gewenste 3D-structuur, ' zei dokter Carpenter.

"Dat beeldhouwen moet plaatsvinden op tijdschalen van biljoensten van een seconde, dus dat is te snel om te beeldhouwen met bewegende delen of elektrische signalen - zie het als het met hoge snelheid schieten van een bal klei door een statisch apparaat zonder bewegende delen, die de bal in stukken snijdt, leidt de stukken af, en vervolgens de stukken opnieuw combineert om een ​​outputsculptuur te produceren, allemaal terwijl de klei er doorheen vliegt zonder ooit te vertragen.

Dr. Fontaine zei dat er geen apparaat was dat een lichtstraal in 3D volledig kon controleren en vormen voordat het team deze techniek ontwikkelde.

"Het is erg belangrijk om de lichtafgifte voor veel toepassingen zo nauwkeurig mogelijk te regelen, variërend van beeldvorming tot het vangen van objecten met licht, tot het creëren van zeer intense laserstralen, ' zei dokter Fontaine.

Met behulp van het nieuwe apparaat, onderzoekers in staat zullen zijn om experimenten uit te voeren die voorheen onmogelijk waren, theoretische concepten op vele gebieden op de proef stellen.

Dit onderzoek is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .