Lumière structurée, créé en générant et en appliquant de la lumière sur une surface, est important dans des applications telles que les scanners 3D, double photographie et technologie microscopique. Une nouvelle étude a démontré une méthode qui produit de nouveaux faisceaux lumineux à partir de sources lumineuses synchrotron, ouvrant une nouvelle façon de générer des faisceaux de rayons X.

Une équipe de scientifiques japonais dirigée par Shunya Matsuba, professeur assistant au Centre de rayonnement synchrotron d'Hiroshima de l'Université d'Hiroshima, a montré que la lumière structurée, sous la forme d'un faisceau vectoriel (faisceaux lumineux dont la direction de polarisation tourne autour de son axe), peut être produit à partir de la superposition de deux faisceaux optiques vortex (faisceaux de lumière qui contiennent un point d'intensité nulle, formant une structure de phase en spirale.) Les résultats ont été publiés dans le journal of Lettres de physique appliquée en juillet 2018.

"Nous avons démontré la génération du faisceau vectoriel en utilisant le rayonnement synchrotron. Ce travail a ouvert une voie pour générer des faisceaux vectoriels de rayons X, ", déclare le co-auteur, le professeur Masahiro Katoh de l'Institute for Molecular Science (IMS) des National Institutes of Natural Sciences/Sokendai au Japon.

La production de lumière structurée dans les longueurs d'onde des rayons X a été un défi, cependant, et la nouvelle technique présentée par les scientifiques japonais peut potentiellement permettre l'utilisation d'une telle lumière structurée dans des domaines de recherche accessibles uniquement avec le rayonnement synchrotron, telles que la spectroscopie d'absorption des rayons X et la cristallographie aux rayons X.

Les scientifiques ont basé leur méthode sur une technique qui produit une lumière polarisée circulairement à partir de deux faisceaux polarisés linéairement dont les directions de polarisation sont orthogonales l'une à l'autre. Dans les sources lumineuses synchrotron, cette méthode a été appliquée à des faisceaux uniformément polarisés provenant de deux onduleurs. Un onduleur est un appareil qui émet une lumière quasi-monochromatique avec différentes polarisations.

Matsuba et son équipe ont appliqué cette méthode pour deux faisceaux vortex provenant de deux onduleurs hélicoïdaux positionnés en tandem. La recherche fait suite à des études antérieures qui ont utilisé des lasers et des composants optiques pour créer des faisceaux vectoriels, avec des longueurs d'onde généralement comprises dans les parties visible ou proche infrarouge du spectre électromagnétique.

Katoh dit, "La prochaine étape de cette recherche est de démontrer la génération de faisceaux vectoriels d'autres types, par exemple, faisceaux polarisés radialement. Notre objectif ultime est de contrôler toutes les propriétés optiques du rayonnement synchrotron, comme la longueur d'onde, la cohérence, spatial, structures temporelles et ainsi de suite." Cela ouvrira la voie à de nouvelles opportunités dans de nombreux domaines, y compris la diffraction des rayons X, diffusion et spectroscopie d'absorption/émission grâce à la nouvelle méthode de génération de lumière structurée qui a été démontrée dans cette étude.