Não é todo dia que os cientistas são capazes de produzir um tipo inteiramente novo de luz, mas quando o fazem, as implicações podem ser dramáticas. Quando feixes de luz torcidos carregando o momento angular orbital foram descobertos em 1992, os pesquisadores perceberam o potencial de aumentar as velocidades de transmissão de dados em relação às abordagens atuais. Separadamente, em 2005, o prêmio Nobel de física foi concedido pela invenção do pente de frequência óptica - um dispositivo que cria um espectro de frequências igualmente espaçadas de luz não torcida. Esses pentes tornaram-se ferramentas fundamentais para metrologia e relógios atômicos.

Agora, graças à pesquisa de Alan Willner, professor de engenharia elétrica e da computação na USC Viterbi e seu recém-formado Ph.D. estudante Zhe Zhao, podemos adicionar uma nova estrutura a esta lista. Em um artigo publicado em Nature Communications , o par mostrou como combinar luz trançada e pentes de frequência pode produzir uma estrutura de luz ainda mais nova.

Por algum tempo, O laboratório de Willner, o Laboratório de Comunicações Óticas no Departamento de Engenharia Elétrica Ming Hsieh, tinha pesquisado separadamente feixes de luz torcidos e pentes de frequência. Esses dois caminhos de pesquisa eram relativamente separados em seu laboratório até que Zhao percebeu:e se combinássemos diferentes frequências ópticas e diferentes luzes torcidas? Combinar tudo isso resultou em algo completamente novo.

A uma determinada distância, a luz pode girar dinamicamente em torno de seu centro e girar em torno de outro eixo central. "É análogo à rotação da Terra em torno de seu eixo e, ao mesmo tempo, em torno do Sol, experimentando simultaneamente duas formas de movimento dinâmico. Esta nova estrutura de luz carrega duas formas de momento angular orbital, "Willner disse." Usando diferentes frequências de luz e diferentes modos de luz torcida, combinados, pode produzir novas estruturas dinâmicas de luz. "

A pesquisa da equipe expõe nossa compreensão básica da geração e propagação da luz. Esta inovação pode ter aplicações futuras em áreas como detecção, imagem, fabricação, e metrologia - em qualquer lugar onde você queira que a luz tenha um novo movimento dinâmico.

"Simplificando, através desta técnica, a luz pode ser adaptada de maneiras mais detalhadas e requintadas do que nunca, "disse Zhao. Avanços em como a luz pode ser dinamicamente estruturada podem levar a grandes avanços em uma variedade de áreas. Sua criação abre as portas para um novo conjunto de ferramentas.

Por enquanto, Willner, Zhao, e o resto do grupo de pesquisa está focado em que outra luz de design exclusivo eles podem construir a partir desta nova ferramenta.