I ricercatori hanno sviluppato un nuovo tipo di laser a vortice organico, che è un laser che emette un raggio di luce elicoidale. Nel futuro, schiere in miniatura di questi laser a vortice, ciascuno con una forma a spirale leggermente diversa, può essere utilizzato in applicazioni come schermi TV 3D, microscopia, e come vettori di informazioni per le comunicazioni in luce visibile.

I ricercatori, guidato da Ifor D. W. Samuel all'Università di St. Andrews e Thomas F. Krauss all'Università di York, sia nel Regno Unito, hanno pubblicato un articolo sui laser a vortice organico in un recente numero di ACS Nano .

"Gli array laser sono stati dimostrati in precedenza, ma non con un tale controllo sulla forma del fascio, "Ha detto Krauss Phys.org . "Il nostro approccio ci consente di creare fasci di vortice di carica topologica controllata. Possiamo creare fasci di Airy o fasci di Bessel. Allo stesso modo, metasuperfici che generano tali travi su misura sono state dimostrate in precedenza, ma sono stati elementi passivi, laser non attivi."

In precedenza, i raggi laser a vortice sono stati generati prendendo un laser e utilizzando componenti ottici separati per modellare il raggio, con conseguente grandi travi. I nuovi laser a vortice mostrati qui hanno un mezzo di guadagno nanostrutturato che genera direttamente il raggio di vortice. Ciò significa che può essere ridimensionato in travi in ​​miniatura, che possono poi essere organizzati in un array. La versione miniaturizzata dovrebbe essere molto più utile per le applicazioni pratiche.

Per generare fasci di luce elicoidali, i ricercatori hanno progettato un reticolo ottico costituito da una spirale di Archimede. Quando la luce passa attraverso la grata, emerge come un raggio elicoidale. Controllando le dimensioni della griglia a spirale, è possibile controllare le proprietà del fascio luminoso.

Il modo principale per farlo è controllare il numero di "braccia" che ha la spirale di Archimede. Il numero di bracci è uguale alla carica topologica del fascio di luce, che è il numero di torsioni che il raggio di luce fa in una lunghezza d'onda. Quindi maggiore è il numero di braccia, più stretta è l'elica del raggio di luce. Qui, i ricercatori hanno dimostrato reticoli a spirale di Archimede con tra zero (nessuna torsione) e tre bracci.

Questo nuovo metodo per generare laser a vortice presenta vantaggi rispetto ai metodi precedenti in quanto i fasci possono essere generati in un unico passaggio e da un singolo elemento ottico (il reticolo). Con questi vantaggi, i ricercatori si aspettano che i risultati apriranno la strada all'implementazione di laser a vortice in una varietà di applicazioni.

"Il mio interesse principale è nei semiconduttori organici, che può essere semplicemente modellato per realizzare dispositivi come questo, " disse Samuele, il cui gruppo ha fornito il materiale di guadagno del semiconduttore organico e ha condotto le misurazioni. "Un obiettivo a lungo termine è realizzare tali laser elettricamente, piuttosto che otticamente, guidato. Un obiettivo a breve termine è quello di utilizzare tali laser per rilevare il vapore esplosivo".

Krauss, il cui gruppo ha progettato le nanostrutture utilizzate nello studio, è particolarmente interessato ai display e alle applicazioni di microscopia.

"Negli schermi, potresti utilizzare i diversi ordini di vortice per multiplexare le informazioni, ad esempio per proiettare più immagini contemporaneamente, " ha detto. "I fasci di vortice sono di interesse per la microscopia, quindi si può immaginare una serie di tali fasci per la microscopia massicciamente parallela".

© 2018 Phys.org