Nova istraživanja pokazuju da ultrabrzi laserski impulsi mogu stvoriti vrtložne strukture poput dimnog prstena koje, kada su međusobno povezane, mogu prenositi i prenositi jednostavne slikovne informacije. Ovo otkriće donosi nove mogućnosti u području optičkih komunikacija i prijenosa informacija.
U prošlosti su se vrtlozi obično promatrali samo u vodi i zraku, ali istraživački tim predvođen Howardom Milchbergom sa Sveučilišta Maryland otkrio je da se slične vrtložne strukture mogu formirati i u svjetlosnim zrakama, poznatim kao vrtložni prstenovi. U ovoj strukturi, čestice svjetlosti (ili fotoni) se uvijaju i vrte poput čestica zraka u prstenu dima.
Milchberg je istaknuo da su s povećanjem popularnosti tehnologije za stvaranje vrtloga u svjetlu izgledi za primjenu ove strukture vrlo široki. "Ovo područje se brzo razvija i istražuju se nove upotrebe ovih struktura u optici. Među njima, kapacitet prijenosa informacija aspekt je od posebne važnosti."
Za realizaciju laserskog vrtložnog prstena, istraživački tim je uspješno dao laserskom pulsu oblik krafne i karakteristike rotacije dimnog prstena preciznim podešavanjem intenziteta i faze svjetla.
Svjetlost je elektromagnetski val čija faza određuje položaj svakog dijela vala tijekom njegovog titranja. Budući da ti laserski impulsi traju manje od milijuntinke sekunde, željeni oblici i značajke mogu se stvoriti samo ako se zada određena vrijednost faze u određenom trenutku u vremenu.
Tijekom eksperimenta, tim je koristio niz leća, izbočene kristale i "prostorni svjetlosni modulator" sličan malom projektoru za isporuku laserskih impulsa. Kada impulsi prođu kroz te uređaje i dođu do detektora, poprimaju oblik niza vrtložnih prstenova, poznatih kao "vrtložne strune prostorvremena". Najveći vortex prsten koji je tim napravio sastoji se od 28 različitih vortex prstenova.
Zatim su istraživači kodirali sliku svog logotipa u niz svojstava vrtložnog prstena. Kao dokaz principa, uspješno su prenijeli sliku od 16.384 piksela pomoću niza od 16 vrtloga. Međutim, predviđaju da bi u mogućim budućim eksperimentima niz koji sadrži 28 vrtložnih prstenova bio učinkovitija metoda prijenosa velike količine informacija u kratkom vremenu.
Stvaranje vrtloga nalik na krafne sa svjetlom zahtijeva visok stupanj preciznosti i pozornosti na detalje, kaže Alan Willner sa Sveučilišta Južne Kalifornije. Međutim, istraživački tim je dao neke smjernice poput "recepta" koje će pomoći u stvaranju više različitih vrsta vrtložnih struktura u budućnosti.
Trenutačno istraživačke skupine diljem svijeta pokušavaju dizajnirati različita zanimljiva strukturirana svjetla kako bi istražile njihovu potencijalnu vrijednost primjene. U budućnosti će znanstvenici donijeti još novih otkrića u različitim strukturiranim svjetlima.
