I fisici dell'Institute of Ultrafast Spectroscopy and Lasers (IUSL) di New York hanno presentato un nuovo modo di mappare la luce a spirale che potrebbe contribuire a sfruttare i canali di cui ancora non si fa uso nelle fibre ottiche.
In questo modo sarebbe possibile aumentare il bandwidth per audio, video e dati che corrono sulle fibre ottiche, con un ritorno positivo per gli utenti di Internet. Il lavoro, condotto dal ricercatore Giovanni Milione e dal professor Robert Alfano, potrebbe anche stimolare miglioramenti nel settore del quantum computing e altre applicazioni.
"Le persone possono rilevare la luce nel canale ground, ma questo ci dà un modo per rilevare e misurare un maggior numero di canali", ha dichiarato Giovanni Milione, aggiungendo che c'è grande interesse nello sfruttare gli altri canali che possono essere occupati da forme di luce complesse e avere così una grande quantità di traffico a disposizione.
La polarizzazione - la direzione specifica e l'orientamento del movimento della luce e del campo elettrico - è tutto ciò che osserva un fisico per traccia la luce in una fibra ottica o un laser. "Essere in grado di seguire la polarizzazione e altri cambiamenti come la luce che viaggia, permette di avere una visione del materiale in cui viaggia", ha spiegato Milione. Questo aiuta a controllare la luce e può dare un'impronta del materiale in fase di analisi.
Rilevare la polarizzazione permette agli utenti di gestire con molta precisione il laser. Questo controllo può permettere al laser di bruciare uno strato di materiale, lasciando intatti gli altri strati tra cui passa. Fino a oggi, solo la forma di luce più semplice, lo stato ground, può essere mappato e controllato. I differenti canali più alti nella fibra ottica, che potrebbero essere occupati da una luce molto più complessa, erano lasciati in idle.
Un modello a forma di globo, chiamato sfera di Poincaré, viene usato da tempo per mappare questa semplice luce. Questa ha picchi e depressioni, e si muove o vibra a "onde piatte". Una mappa di come la luce interseca la sfera ricorda come s'individua una posizione sulla Terra, usando longitudine e latitudine.
Tuttavia una luce complessa si muove con spin e un momento angolare orbitale, "più o meno come il movimento della nostra Luna che gira sul proprio asse e ruota attorno alla Terra", scrive PhysOrg. Tale luce gira come un tornado mentre viaggia nello spazio e prende la forma di fasci di vettori e vortici. Per mappare questi vortici i ricercatori hanno ampliato la sfera esistente, sviluppando la loro Higher Order Poincaré Sphere (HOPS). Il team studia modelli di luce persino più complessi, come quelli a forma di stella.
Grazie all'HOPS è possibile ridurre quelle che sarebbero pagine di calcoli matematici in singole equazioni che porteranno allo sfruttamento della luce complessa e dei canali presenti nelle fibre ottiche. "La sfera facilita la comprensione, mostrando che i vortici di fase sono sui poli e i fasci di vettori sono all'equatore", ha spiegato Milione. "Ciò regola il rapporto tra questi vortici di luce".
"Questo tipo di organizzazione basato su una Sfera di Poincaré di livello più elevato potrebbe spianare la strada a una nuova serie di applicazioni come l'informatica quantistica e le transizioni ottiche; potrebbe espandere notevolmente la sensibilità della spettroscopia e la complessità della crittografia nei computer; inoltre potrebbero spostare i confini di ciò che può essere metaforicamente visto", ha concluso il dottor Alfano.