מחקר חדש מראה שפולסי לייזר מהירים במיוחד יכולים ליצור מבנים מסתחררים דמויי טבעת עשן, שכאשר הם מחוברים זה לזה, יכולים לשאת ולהעביר מידע תמונה פשוט. גילוי זה מביא אפשרויות חדשות לתחום התקשורת האופטית והעברת מידע.
בעבר, מערבולות נצפו בדרך כלל רק במים ובאוויר, אך צוות מחקר בראשות הווארד מילצ'ברג מאוניברסיטת מרילנד מצא שניתן להיווצר מבני מערבולת דומים גם באלומות אור, המכונות טבעות מערבולת. במבנה זה חלקיקי אור (או פוטונים) מתפתלים ומסתובבים כמו חלקיקי אוויר בטבעת עשן.
מילכברג ציין כי עם הפופולריות הגוברת של טכנולוגיה ליצירת מערבולות באור, סיכויי היישום של מבנה זה רחבים מאוד. "תחום זה מתפתח במהירות, ושימושים חדשים למבנים אלו באופטיקה נבדקים. ביניהם, יכולת נשיאת מידע היא היבט מדאיג במיוחד".
כדי לממש את טבעת מערבולת הלייזר, צוות המחקר העניק בהצלחה לדופק הלייזר צורה דמוית סופגנייה ואת המאפיינים הסיבוביים של טבעת עשן על ידי התאמה מדויקת של עוצמת ושלב האור.
אור הוא גל אלקטרומגנטי שהפאזה שלו קובעת את מיקומו של כל חלק בגל במהלך התנודה שלו. מכיוון שפולסי לייזר אלו נמשכים פחות ממיליונית השנייה, ניתן ליצור את הצורות והתכונות הרצויות רק אם ניתן ערך פאזה ספציפי בנקודת זמן מסוימת.
במהלך הניסוי, הצוות השתמש בסדרה של עדשות, גבישים מרופדים ו"מאפנן אור מרחבי" בדומה למקרן קטן כדי לספק פולסי לייזר. כאשר פולסים עוברים דרך המכשירים הללו ומגיעים לגלאי, הם מקבלים צורה של מחרוזת של טבעות מערבולת, המכונה "מיתרי מערבולת החלל בזמן". טבעת המערבולת הגדולה ביותר שהצוות בנה מורכבת מ-28 טבעות מערבולת שונות.
לאחר מכן, החוקרים קודדו את תמונת הלוגו שלהם למחרוזת של מאפייני טבעת מערבולת. כהוכחה לעיקרון, הם שידרו בהצלחה תמונה של 16,384 פיקסלים באמצעות מחרוזת של 16 מערבולות. עם זאת, הם צופים שבניסויים עתידיים אפשריים, מחרוזת המכילה 28 טבעות מערבולת תהיה שיטה יעילה יותר להעברת כמויות גדולות של מידע בזמן קצר.
יצירת מערבולות דמויי סופגניה עם אור דורשת מידה גבוהה של דיוק ותשומת לב לפרטים, אומר אלן וילנר מאוניברסיטת דרום קליפורניה. עם זאת, צוות המחקר סיפק כמה קווים מנחים דמויי "מתכונים" שיעזרו ליצור עוד סוגים שונים של מבני מערבולת בעתיד.
נכון לעכשיו, קבוצות מחקר ברחבי העולם מנסות לעצב אורות מובנים שונים ומעניינים כדי לחקור את ערך היישום הפוטנציאלי שלהם. בעתיד, מדענים יביאו פריצות דרך חדשות נוספות באורות מובנים שונים.
