Una nueva investigación muestra que los pulsos láser ultrarrápidos pueden crear estructuras arremolinadas en forma de anillos de humo que, cuando se conectan entre sí, pueden transportar y transmitir información de imágenes simple. Este descubrimiento aporta nuevas posibilidades al campo de las comunicaciones ópticas y la transmisión de información.
En el pasado, los vórtices normalmente sólo se observaban en el agua y el aire, pero un equipo de investigación dirigido por Howard Milchberg de la Universidad de Maryland descubrió que también se pueden formar estructuras de vórtices similares en haces de luz, conocidos como anillos de vórtices. En esta estructura, las partículas de luz (o fotones) se retuercen y giran como partículas de aire en un anillo de humo.
Milchberg destacó que con la creciente popularidad de la tecnología para crear remolinos de luz, las perspectivas de aplicación de esta estructura son muy amplias. "Este campo se está desarrollando rápidamente y se están explorando nuevos usos para estas estructuras en óptica. Entre ellos, la capacidad de transportar información es un aspecto de especial preocupación".
Para realizar el anillo de vórtice láser, el equipo de investigación le dio al pulso láser una forma de rosquilla y las características de rotación de un anillo de humo ajustando con precisión la intensidad y la fase de la luz.
La luz es una onda electromagnética cuya fase determina la posición de cada parte de la onda durante su oscilación. Dado que estos pulsos láser duran menos de una millonésima de segundo, las formas y características deseadas sólo se pueden crear si se les da un valor de fase específico en un momento específico.
Durante el experimento, el equipo utilizó una serie de lentes, cristales estriados y un "modulador de luz espacial" similar a un pequeño proyector para emitir pulsos láser. Cuando los pulsos pasan a través de estos dispositivos y llegan al detector, toman la forma de una cadena de anillos de vórtice, conocidos como "cadenas de vórtices del espacio-tiempo". El anillo de vórtice más grande que ha construido el equipo consta de 28 anillos de vórtice diferentes.
A continuación, los investigadores codificaron la imagen de su logotipo en una cadena de propiedades de anillo de vórtice. Como prueba de principio, transmitieron con éxito una imagen de 16.384 píxeles utilizando una cadena de 16 vórtices. Sin embargo, anticipan que en posibles experimentos futuros, una cuerda que contenga 28 anillos de vórtice sería un método más eficiente para transmitir grandes cantidades de información en poco tiempo.
Crear remolinos con luz en forma de rosquilla requiere un alto grado de precisión y atención al detalle, dice Alan Willner de la Universidad del Sur de California. Sin embargo, el equipo de investigación ha proporcionado algunas pautas similares a "recetas" que ayudarán a crear más tipos diferentes de estructuras de vórtices en el futuro.
Actualmente, grupos de investigación de todo el mundo están intentando diseñar varias luces estructuradas interesantes para explorar su valor de aplicación potencial. En el futuro, los científicos traerán más avances en diferentes luces estructuradas.
