Nuevo método de crear luz en espiral permitiría que la fibra conduzca más información
Ilustración del experimento (no a escala). El rayo no modulado de electrones interactúa con un láser polarizado lineal en un ondulador helicoidal, que les da a los electrones un golpe de energía que depende de su posición en el rayo láser concentrado. El haz luego viaja longitudinalmente a través de un “chicane” (una especie de dinamizador) que hace a los electrones con más energía alcanzar a los de menor energía (momento de compactación). El resultado es un haz de luz “microagrupado helicoidalmente” que irradia luz con OAM en la frecuencia fundamental dentro del ondulador planar. (Crédito: Erik Hemsing et al./Nature Physics)
Científicos del National Accelerator Laboratory SLAC han descubierto un nuevo método para crear rayos coherentes de luz retorcida –luz que forma espirales alrededor de un centro a medida que viaja.
El nuevo método tiene el potencial de generar luz en espiral en pulsos más cortos, con mayor intensidad y un rango mucho mayor de longitudes de onda (incluyendo rayos X) de lo que es posible actualmente.
Descrita por vez primera hace dos décadas, la luz en espiral está atrayendo la atención de investigadores en campos tan diversos como las telecomunicaciones, computación cuántica, materia condensada y astronomía, ya que cuenta una propiedad única:
Los investigadores han demostrado que puede transmitir más información a través de cables de fibra óptica que los estándares actuales de la industria.
Creando luz en espiral con rayo de electrones
Hasta ahora, los investigadores han creado luz en espiral al disparar rayos láser a través de máscaras de rejillas holográficas. Sin embargo, un equipo de físicos del SLAC y la UCLA han demostrado que pueden crear este tipo de luz con un rayo de electrones, de la misma manera que el láser de rayos X Linac Coherent Light Source (LCLS) usa los electrones para generar pulsos de rayos X.
Existen muchas ventajas al generar luz en espiral de esta manera, dijo Erik Hemsing, autor principal del artículo publicado en septiembre en la revista Nature Physics. Los rayos láser de electrones libres pueden generar luz en un amplio rango de longitud de onda y en pulsos extremadamente cortos y brillantes, abriendo así la posibilidad de generar luz de momento angular orbital en longitudes de onda de rayos X de , por ejemplo. el LCLS.
En el caso de luz en forma de espiral,los investigadores envían dos pulsos –uno con electrones, el otro de luz láser– a través de un ondulador simultáneamente.
La combinación del pulso láser y el ondulador imprime un patrón de energía sobre los electrones. A medida que pasa a través de otro grupo de magnetos conocidos como “chicane“, los electrones se reposicionan en una especie de carrera de autos en una curva, y conforman la conocida forma de espiral. El arreglo “microagrupado helicoidalmente” de electrones pasa luego a un segundo ondulador que los hace menearse y emitir luz en espiral.
Los rayos X intensos en espiral podrían también abrir la puerta a nuevas investigaciones en materia condensada, dijo Hemsing.
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