Ce n'est pas tous les jours que les scientifiques sont capables de produire un tout nouveau type de lumière, mais quand ils le font, les implications peuvent être dramatiques. Lorsque des faisceaux lumineux tordus transportant un moment angulaire orbital ont été découverts en 1992, les chercheurs ont réalisé le potentiel d'augmenter les vitesses de transmission des données par rapport aux approches actuelles. Séparément, en 2005, le prix Nobel de physique a été décerné pour l'invention du peigne de fréquence optique, un dispositif qui crée un spectre de fréquences de lumière non torsadées équidistantes. De tels peignes sont devenus des outils fondamentaux pour la métrologie et les horloges atomiques.

Maintenant, grâce aux recherches d'Alan Willner, professeur d'ingénierie électrique et informatique à l'USC Viterbi et son doctorat récemment diplômé. l'étudiant Zhe Zhao, nous pouvons ajouter une nouvelle structure à cette liste. Dans un article publié en Communication Nature , la paire a montré comment combiner la lumière torsadée et les peignes de fréquence peut produire une structure de lumière encore plus nouvelle.

Pour quelques temps, Le laboratoire de Willner, le laboratoire de communications optiques du département de génie électrique de Ming Hsieh, avait étudié séparément les faisceaux lumineux torsadés et les peignes de fréquence. Ces deux voies de recherche étaient relativement séparées dans son laboratoire jusqu'à ce que Zhao se rende compte :et si nous combinions différentes fréquences optiques et différentes lumières torsadées ? La combinaison de ces éléments a abouti à quelque chose de complètement nouveau.

A une distance donnée, la lumière peut pivoter dynamiquement autour de son centre et tourner autour d'un autre axe central. "C'est analogue à la Terre tournant sur son axe et tournant en même temps autour du Soleil, l'expérience simultanée de deux formes de mouvement dynamique. Cette nouvelle structure de lumière porte deux formes de moment angulaire orbital, " Willner a déclaré. "En utilisant différentes fréquences lumineuses et différents modes de lumière torsadée, combinés ensemble, peut produire de nouvelles structures dynamiques de lumière."

La recherche de l'équipe jette un éclairage sur notre compréhension de base de la génération et de la propagation de la lumière. Cette innovation pourrait avoir des applications futures dans des domaines tels que la détection, imagerie, fabrication, et la métrologie, partout où vous souhaitez que la lumière ait un nouveau mouvement dynamique.

"Tout simplement, grâce à cette technique, la lumière peut être adaptée de manière plus détaillée et exquise que jamais auparavant, ", a déclaré Zhao. Les progrès dans la façon dont la lumière peut être structurée de manière dynamique peuvent conduire à des avancées majeures dans divers domaines. Sa création ouvre la porte à un nouvel ensemble d'outils.

Pour l'instant, Willner, Zhao, et le reste du groupe de recherche se concentre sur l'autre lumière conçue unique qu'ils peuvent construire à partir de ce nouvel outil.