Novas pesquisas mostram que pulsos de laser ultrarrápidos podem criar estruturas rodopiantes semelhantes a anéis de fumaça que, quando conectadas entre si, podem transportar e transmitir informações simples de imagem. Esta descoberta traz novas possibilidades para o campo das comunicações ópticas e transmissão de informação.
No passado, os vórtices eram normalmente observados apenas na água e no ar, mas uma equipa de investigação liderada por Howard Milchberg, da Universidade de Maryland, descobriu que estruturas de vórtices semelhantes também podem ser formadas em feixes de luz, conhecidos como anéis de vórtices. Nesta estrutura, as partículas de luz (ou fótons) giram e giram como partículas de ar em um anel de fumaça.
Milchberg destacou que com a crescente popularidade da tecnologia de criação de vórtices de luz, as perspectivas de aplicação dessa estrutura são muito amplas. "Este campo está se desenvolvendo rapidamente e novos usos para essas estruturas em óptica estão sendo explorados. Entre eles, a capacidade de transporte de informações é um aspecto de particular preocupação."
Para realizar o anel de vórtice de laser, a equipe de pesquisa deu ao pulso de laser um formato semelhante a um donut e as características rotativas de um anel de fumaça, ajustando com precisão a intensidade e a fase da luz.
A luz é uma onda eletromagnética cuja fase determina a posição de cada parte da onda durante sua oscilação. Como esses pulsos de laser duram menos de um milionésimo de segundo, as formas e características desejadas só podem ser criadas se for fornecido um valor de fase específico em um momento específico.
Durante o experimento, a equipe usou uma série de lentes, cristais estriados e um “modulador de luz espacial” semelhante a um pequeno projetor para emitir pulsos de laser. Quando os pulsos passam por esses dispositivos e chegam ao detector, eles assumem a forma de uma série de anéis de vórtices, conhecidos como “cordas de vórtices do espaço-tempo”. O maior anel de vórtice que a equipe construiu consiste em 28 anéis de vórtice diferentes.
Em seguida, os pesquisadores codificaram a imagem do logotipo em uma série de propriedades do anel de vórtice. Como prova de princípio, eles transmitiram com sucesso uma imagem de 16.384 pixels usando uma sequência de 16 vórtices. No entanto, eles antecipam que em possíveis experiências futuras, uma corda contendo 28 anéis de vórtices seria um método mais eficiente de transmitir grandes quantidades de informação num curto espaço de tempo.
Criar redemoinhos semelhantes a donuts com luz requer um alto grau de precisão e atenção aos detalhes, diz Alan Willner, da Universidade do Sul da Califórnia. No entanto, a equipe de pesquisa forneceu algumas diretrizes semelhantes a “receitas” que ajudarão a criar mais tipos diferentes de estruturas de vórtices no futuro.
Atualmente, grupos de pesquisa em todo o mundo estão tentando projetar várias luzes estruturadas interessantes para explorar seu valor potencial de aplicação. No futuro, os cientistas trarão mais avanços em diferentes luzes estruturadas.
