Ученые научили обычную лампочку излучать витой свет

Витая вольфрамовая нанонить излучает свет с вращающейся поляризацией, который может усиливать контрастность изображения. Работа опубликована в журнале Science.

Лампа, созданная учеными, излучает витой поляризованный свет, благодаря конструкции самой нити накаливания. Наследуя микро- и наноразмерные изгибы вольфрамовой нити, световая волна получает спиралевидную форму, что делает ее эллиптически поляризованной.

Изменение поляризации света имитирует то, что встречается в природе, например, сложное и специализированное зрение креветок-богомолов (плотоядные морские ракообразные из отряда Stomatopoda).

Благодаря 16 типам фоторецепторов (по сравнению с четырьмя у человека — палочками и красными, зелеными и синими колбочками) креветки-богомолы видят все цвета, даже часть ультрафиолетового и инфракрасного спектра. Вся эта визуальная информация делает их прекрасными подводными охотниками.

Поляризованный свет — это электромагнитная волна, колеблющаяся в определенном фиксированном направлении. Прямой солнечный свет обычно колеблется во всех направлениях, но когда солнечный свет попадает на воду, он отражается линейно в одном направлении, и световые волны доходят до наших глаз, делая объект ярче и контрастнее. Чем ровнее отражающая поверхность, тем равномернее поляризация. Поэтому поляризованные солнцезащитные очки гораздо хорошо работают на пляже или за рулем.

Пчелы, муравьи и птицы используют поляризованный свет для навигации. Осьминоги, рыбы и другие используют его для охоты.

Одно из самых перспективных применений технологии поляризованного света — роботизированные системы зрения, позволяющие роботам видеть в спектре, схожем со спектром креветок-богомолов.

Эллиптически поляризованный свет может улучшить способность робота интерпретировать окружающую среду. Например, улучшить обнаружение объектов и распознавание текстуры поверхности за счет большей контрастности. Чем лучше видят роботизированные системы зрения, тем лучше они справляются с такими задачами, как автономная навигация или машинное обучение. Витой свет — это как трехмерная сетка на объекте, который делает зрение робота более глубоким и четким.

«Эти результаты, например, могут быть важны для автономного транспортного средства, чтобы отличить оленя от человека, которые излучают свет с похожими длинами волн, но с разной "спиральностью", потому что мех оленя по другому закручивает поляризацию, чем наша одежда», — говорит соавтор исследования профессор Николас Котов.

Помимо робототехники, этот тип света способен улучшить и другие технологии визуализации, такие как более детальная медицинская диагностика и изображения материалов.

Не менее значимы и применения витого света в системах связи. Поляризованный свет уже используется в волоконной оптике и для передачи большего количества данных по одной линии. Возможность управлять поляризацией света с высокой точностью может привести к увеличению числа каналов в существующей инфраструктуре, что сделает скорость передачи данных более высокой и надежной.

Лампы накаливания, кажущиеся устаревшими в эпоху светодиодов, снова обрели смысл.