No todos los días los científicos pueden producir un tipo de luz completamente nuevo, pero cuando lo hacen, las implicaciones pueden ser dramáticas. Cuando en 1992 se descubrieron haces de luz retorcidos que transportaban un momento angular orbital, los investigadores se dieron cuenta del potencial para aumentar la velocidad de transmisión de datos con respecto a los enfoques actuales. Por separado, en 2005, el premio Nobel de física fue otorgado por la invención del peine de frecuencia óptica, un dispositivo que crea un espectro de frecuencias igualmente espaciadas de luz no retorcida. Estos peines se han convertido en herramientas fundamentales para la metrología y los relojes atómicos.

Ahora, gracias a la investigación de Alan Willner, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la USC Viterbi y su doctorado recientemente graduado. estudiante Zhe Zhao, podemos agregar una nueva estructura a esta lista. En un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza , la pareja mostró cómo la combinación de peines de frecuencia y luz retorcidos puede producir una estructura de luz aún más novedosa.

Durante algún tiempo, Laboratorio de Willner, el Laboratorio de Comunicaciones Ópticas del Departamento de Ingeniería Eléctrica de Ming Hsieh, había investigado por separado haces de luz retorcidos y peines de frecuencia. Estos dos caminos de investigación estaban relativamente separados en su laboratorio hasta que Zhao se dio cuenta:¿qué pasaría si combinamos diferentes frecuencias ópticas y diferentes luces retorcidas? La combinación de estos juntos resultó en algo completamente nuevo.

A una distancia determinada la luz puede girar dinámicamente alrededor de su centro y girar alrededor de otro eje central. "Es análogo a la Tierra girando sobre su eje y al mismo tiempo girando alrededor del Sol, experimentando simultáneamente dos formas de movimiento dinámico. Esta nueva estructura de luz lleva dos formas de momento angular orbital, "Willner dijo." Usando diferentes frecuencias de luz y diferentes modos de luz retorcida, combinados juntos, puede producir nuevas estructuras dinámicas de luz ".

La investigación del equipo arroja información sobre nuestra comprensión básica de la generación y propagación de la luz. Esta innovación puede tener aplicaciones futuras en campos como la detección, imagen fabricación, y metrología, en cualquier lugar donde desee que la luz tenga un movimiento dinámico novedoso.

"Simplemente pon, a través de esta técnica, la luz se puede adaptar de maneras más detalladas y exquisitas que nunca, ", dijo Zhao. Los avances en cómo la luz se puede estructurar dinámicamente pueden conducir a grandes avances en una variedad de áreas. Su creación abre la puerta a un nuevo conjunto de herramientas.

Por ahora, Willner, Zhao, y el resto del grupo de investigación se centra en qué otra luz de diseño único pueden construir a partir de esta nueva herramienta.