Onderzoekers van Harvard hebben een metasurface-materiaal ontwikkeld dat volledig nieuwe en complexere lichttoestanden kan genereren en behouden.
Ontdekkingen op het gebied van het gedrag van licht gaan door: in 2015 verkregen wetenschappers de eerste foto van de toestand van licht, waarin het zich tegelijkertijd gedraagt als een deeltje en als een golf. En vrij recent, slechts 25 jaar geleden, werd het baanimpulsmoment ontdekt in fotonen.
Het is impulsmoment gebaseerd op de vorm van het golffront, niet op oriëntatie. Het nieuwe metasurface-materiaal gebruikt het samen met een tweede type impulsmoment genaamd spinmoment (ook beter bekend als circulaire polarisatie).
Analogieën kunnen worden getrokken tussen baanimpulsmoment en circulaire polarisatie, door ze te vergelijken met de beweging van planeten: circulaire polarisatie is de richting waarin een planeet om zijn as draait, en baanmoment beschrijft hoe een planeet om de zon draait.
Eerder is gevonden dat dezelfde lichtbundel beide typen impulsmoment kan vertonen, en dat het combineren van beide en het gebruik van polarisatie om optische amplitudemodulatie (OAM) te regelen kan resulteren in bundels met nieuwe complexe vormen.
Sommige meta-oppervlakken zijn efficiëntere en compactere versies van bestaande optische apparaten, maar dergelijke willekeurige omzettingen tussen spins en banen kunnen niet worden uitgevoerd door een ander optisch apparaat.
Het orbitale impulsmoment van fotonen heeft al verschillende overwogen toepassingen, zoals datatransmissie met hoge snelheid en berichtcodering. De onderzoekers ontdekten zelfs hoe ze de OAM van individuele fotonen konden doorgeven met hun verstrengeling.
Andere voorgestelde praktische toepassingen van het nieuwe materiaal zijn onder meer manipulatie van microscopisch kleine objecten en toepassingen in beeldvormingssystemen.
Promotie video:
Serg vlieger
