Queenslandin yliopistossa toiminut tutkimusryhmä on kehittänyt valonsädettä tulkitsevan laitteen, joka voi johtaa nopeampaan internetiin, tarkempaan avaruuden kuvaukseen ja yksityiskohtaisempaan lääketieteelliseen kuvantamiseen. Queenslandin yliopiston tutkija Joel Carpenter työskenteli Nokia Bell Labsin kanssa kehittääkseen laitteen, joka jakaa valonsäteen eri toimintamuotoihin eli moodeihin.
Valon säteen jakaminen väreihin on helppoa, se onnistuu esimerkiksi heijastamalla säde prisman läpi. Carpenterin työssä kyseessä on suunnatun valosäteen akselin poikittaisiin sähkökenttiin (TE) liittyvät toimintamuodot, jotka pysyvät samoina koko säteen vapaasti kulkeman matkan.
Tutkijoiden kehittämä toimintamuodon lajittelija jakaa valonsäteen eri tiloihin – ei siis pikseleihin kuten kamerakenno toimii – ja tämä johtaa laadukkaampaan kuvantamiseen ja viestintään.
Laite toteuttaa fysiikan perusoperaation. Siksi tutkijoista tuntui hieman oudolta, että jotain tällaista ei ollut jo olemassa. Aihetta on kuitenkin tutkittu ympäri maailmaa noin 25 vuoden ajan.
Jokainen moodi voi olla oma, itsenäinen tietoliikennekanava. Yhteen kuituun voidaan pakata satoja eri moodeja. Tämä kasvattaa merkittävästi yksittäisen kuidun tietoliikennekapasiteettia.
Kuvantamisessa tilojen avulla voidaan paljastaa usein enemmän kuin pikselien avulla. Esimerkiksi kaukaista tähteä kiertävien planeettojen liikeratoja voi olla helpompi seurata valon moodien avulla.
Käytännössä tutkijoiden kehittämä laite pystyy hajottamaan säteen samankaltaisten Gaussin pisteiden karteesiseen ruudukkoon, joka sisältää yhden Laguerre-Gaussin komponentin, käyttäen vain spatiaalista valomodulaattoria ja peiliä.
Tutkimuksen yksi tekijä Nicolas Fontaine Nokia Bell Labsista esittää, että laite voisi tuoda useita etuja. - Tämä voi lisätä huomattavasti informaation määrää, joka voi kulkea kyseisen kuidun läpi ja johtaa parempiin internetnopeuksiin useammille käyttäjille.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 11.6.2019
