Les anneaux de fumée sont similaires aux vortex créés par la lumière laser
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De courtes impulsions provenant d’un laser peuvent être transformées en une série de vortex en forme de beignet, offrant ainsi un moyen de transmettre davantage d’informations à l’aide de la lumière.
Nous rencontrons généralement des vortex dans l’eau et l’air, mais des structures tourbillonnantes similaires peuvent également se former dans des faisceaux de lumière. L’une de ces structures est un anneau vortex, dans lequel des particules de lumière – ou photons – se tordent et tourbillonnent comme le font les particules d’air dans un espace vide. anneau de fumée. Jinping Yao à l’Académie chinoise des sciences et ses collègues ont maintenant découvert comment regrouper jusqu’à 28 anneaux de vortex en une seule impulsion laser.
Pour ce faire, l’équipe a adapté avec précision l’intensité de la lumière et modifié une autre propriété de la lumière appelée phase. La lumière est une onde électromagnétique et sa phase spécifie où se trouve chaque partie de l’onde dans son oscillation répétée de haut en bas. L’impulsion laser, qui a duré moins d’un millionième de seconde au cours de l’expérience, n’a pu recevoir que le forme de beignet et le caractère tourbillonnant d’un anneau de fumée lorsque les chercheurs ont donné des valeurs spécifiques à sa phase à certaines parties de l’impulsion.
Ils ont envoyé l’impulsion à travers une série de lentilles, des cristaux striés spéciaux et un « modulateur spatial de lumière », qui ressemble à un petit projecteur. Au moment où il les traversait tous pour atteindre un détecteur, il avait la forme d’une chaîne d’anneaux vortex. Yao et ses collègues ont appelé cela une « chaîne de vortex spatio-temporelle » et la plus grande qu’ils ont réalisée était composée de 28 anneaux de vortex distincts.
Ils ont ensuite codé une image du logo de leur institut dans le propriétés d’une chaîne d’anneaux de vortex. Comme preuve de principe, ils ont utilisé des chaînes de 16 vortex pour transmettre 16 384 pixels, mais d’éventuelles expériences futures avec des chaînes contenant 28 anneaux de vortex constitueraient un moyen efficace de transmettre beaucoup d’informations dans un court éclat de lumière.
Howard Milchberg de l’Université du Maryland, dont l’équipe a été pionnière dans les expériences avec les anneaux de vortex, affirme que les techniques permettant de créer des vortex dans la lumière sont récemment devenues plus largement disponibles, de sorte qu’il existe de nombreuses nouvelles applications possibles. « Le domaine est en quelque sorte en pleine explosion et les gens réfléchissent à différentes choses à faire avec ces structures (à la lumière). La capacité de transport d’informations mérite certainement une réflexion », dit-il.
Faire des tourbillons de beignets à partir de la lumière nécessite beaucoup de soin et de précision dans tous les détails, mais les chercheurs ont également fourni quelque chose comme une recette pour créer des vortex plus nombreux et différents à l’avenir, dit Alan Willner à l’Université de Californie du Sud. « Des groupes de recherche du monde entier ont tenté de concevoir une lumière intéressante et structurée. Ils se demandent : « Quel type de lumière pouvons-nous créer ? » et cela pourrait faire partie d’une boîte à outils que nous devons découvrir », dit-il.
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