Forscher der University of Michigan haben eine neue Glühbirne entwickelt. Dank der präzisen Konstruktion des Glühfadens kann diese Glühbirne elliptisch polarisiertes Licht (verdrehtes Licht) ausstrahlen und ist 100-mal heller als bisherige Methoden. Das neue Design trägt dazu bei, das Verständnis der physikalischen Grundlagen zu verbessern und den Weg für Roboter-Bildverarbeitungssysteme und andere hochmoderne Technologieanwendungen zu ebnen.
Den Forschern zufolge lässt sich verdrehtes Licht mit der gleichen Technologie erzeugen wie die jahrhundertealte Edison-Glühbirne (Glühfaden). Verdrehtes Licht breitet sich spiralförmig im Raum aus. Diese Eigenschaft, genannt "chiralität", ermöglicht die Unterscheidung von Objekten anhand der einzigartigen Lichtverzerrung, die von einem Objekt ausgestrahlt oder reflektiert wird. Verdrehtes Licht ist wichtig für fortschrittliche Bildgebungs- und Sensortechnologien und hilft selbstfahrenden Autos oder Robotern, zwischen umgebenden Objekten zu unterscheiden.
Bisher war es aufgrund der geringen Helligkeit schwierig, verdrehtes Licht zu erzeugen. Dieses Mal lösten die Forscher dieses Problem, indem sie ein klassisches Konzept – die Schwarzkörperstrahlung – überarbeiteten.
Die Grundgesetze der Physik besagen, dass alle Objekte Photonen emittieren, solange die Temperatur über dem absoluten Nullpunkt liegt. Manche Objekte absorbieren jedoch die gleiche Anzahl an Photonen, wie sie emittieren. Dieses Phänomen wird als Schwarzkörperstrahlung bezeichnet.
Schwarzkörperstrahlung emittiert üblicherweise ein breites Lichtspektrum und erscheint dem menschlichen Auge weiß. Die Form des Emitters im mikroskopischen oder nanometergroßen Bereich kann jedoch die Polarisation des Lichts, also die Schwingungsrichtung, verändern. Die Forscher fanden heraus, dass bei einer Drehung des Emitters in einem Ausmaß, das mit der Wellenlänge des emittierten Lichts vergleichbar ist, die resultierende Schwarzkörperstrahlung zu chiraler Strahlung wird und die Photonen verdreht werden.
Die Forscher sagten, dies sei das erste Mal, dass solch helles, verdrehtes Licht erzeugt wurde. Sie stellen sich vor, dass Roboter und selbstfahrende Autos mithilfe der Twisted-Light-Technologie mit Sensoren ausgestattet werden, die über Sehfähigkeiten wie Fangschreckenkrebse verfügen und verschiedene Arten von verdrehtem Licht unterscheiden können. So können beispielsweise die einzigartigen Lichtverdrehungen, die von verschiedenen Materialien ausgestrahlt werden, zur Identifizierung von Hindernissen oder Organismen genutzt werden.
Dieses verdrehte Licht hat auch das Potenzial, andere Bildgebungstechnologien zu verbessern, beispielsweise genauere medizinische Diagnosen und materialwissenschaftliche Bilder, und ist auch für Verbesserungen in Kommunikationssystemen von großer Bedeutung.
