Fénycsavar

Ha megcsavarjuk a fényt, gyorsabb internetet kapunk, ez forradalmasíthatja az adatátvitelt

Jól ismerjük azokat az örvényeket, amelyek a mozgó vizekben, jellemzően a folyókban keletkeznek, és tudjuk, hogyan néz ki egy tornádó, amelyben hallatlan sebességgel áramlik egy nagy tölcsérben a levegő. Ezek a spirálok nemcsak egy helyben forognak, hanem haladnak is, miközben megőrzik az örvénylő mozgásukat. Bármilyen meglepő, a fénysugár is képes így viselkedni. Ez a fajta „csavart” fény azonban, amelyet optikai örvénynek neveznek, nem közönséges fénysugár. Az optikai örvények spirális mozgású fénysugarak, amelyek több információt képesek továbbítani, mint a hagyományos fény A kutatók vdW anyagokkal egyszerűbb és hatékonyabb módon állítottak elő optikai örvényeket Hexagonális bór-nitrit és molibdén-diszulfid segítségével vékony rétegekben is tiszta optikai örvényeket hoztak létre Ezek az anyagok a fényt kettős töréssel módosítják, spirális alakú sugárrá alakítva azt Az optikai örvények gyorsabb, biztonságosabb adatátvitel és új kommunikációs lehetőségek alapját képezhetik Mivel mozgás közben spirálisan forog, sokkal több információt képes továbbítani, mint a hagyományos fény, így ígéretes eszköz lehet a gyorsabb internet és a rendkívül biztonságos kommunikáció számára. Eddig az optikai örvények előállításához terjedelmes kristályok vagy drága, bonyolult berendezések voltak szükségesek. A kutatók azonban felfedeztek egy sokkal egyszerűbb módszert az előállításukra: ultravékony, olcsó anyagokat, úgynevezett van der Waals (vdW) anyagokat használnak – számolt be a Knowridge. Ezek speciális réteges kristályok, amelyeket gyenge molekulák közötti erők tartanak össze, ugyanazok az erők, amelyekkel a gekkók a falhoz tudnak tapadni. A gyenge kötések miatt a rétegek könnyen szétválaszthatók és átalakíthatók, így a tudósok könnyen manipulálhatják a fényt. A Nature Light: Science & Applications folyóiratban megjelent tanulmány kimutatja, hogy amikor körkörösen polarizált fény – amelyben az összes foton ugyanabba az irányba forog – áthalad ezeken a vdW anyagokon, valami figyelemre méltó történik. A fény forgása megfordul, majd csavarodni kezd, optikai örvénnyé alakulva. Ez a csavarodó hatás azért következik be, mert az anyagok a fény különböző részeit különböző módon lassítják, ez a tulajdonság a kettős törés. Olyan, mintha a fény egy torzító tükörbe lépne be, s a különböző részek egyenetlenül nyúlnak vagy hajlanak, így a másik oldalon spirális, fánk alakú sugár keletkezik. A csapat két jól ismert vdW anyaggal, a hexagonális bór-nitriddel (hBN) és a molibdén-diszulfiddal (MoS₂) demonstrálta a hatást. Még akkor is, ha a hBN esetében mindössze 8 mikrométer, a MoS₂ esetében pedig 320 nanométer vastagságú, az emberi hajszálnál is vékonyabb rétegeket használtak, az anyagok sikeresen tiszta, jól definiált optikai örvény sugarat hoztak létre. Ez a módszer nemcsak hihetetlenül kis méretekben működik, hanem hatékony is. A bejövő fény közel fele csavart sugarakká alakult át, és a számítógépes modellek szerint a hatékonyság további finomítással még magasabb szintre emelhető. Miért fontos ez? Az optikai örvények teljesen új adatátviteli lehetőségeket nyújtanak. Spirális alakjuk extra csatornát nyit az információk kódolásához, mintha extra sávokat adnánk egy digitális autópályához. Több sáv több adat egyidejű továbbítását jelenti, ami utat nyit a gyorsabb internetnek, az erősebb műholdas kommunikációnak és a rendkívül biztonságos adatátvitelnek. A kutatók következő lépései a hatékonyság javítása, a meglévő kommunikációs technológiákkal való kompatibilitás megteremtése és ennek a módszernek a nagyobb optikai rendszerekbe való integrálása. Ha ez sikerül, ez az áttörés megváltoztathatja az információ globális – sőt, akár űrbeli – továbbításának módját – írja a Knowridge.

forrás: blikk.hu