Tweet

Gemanipuleerd licht beveiligt optische communicatie /1 reactie

Wetenschappers van de Universiteit Twente en het FOM-Instituut voor Atoom- en Molecuulfysica (AMOLF) zijn erin geslaagd om de polarisatie van het licht dat één enkel molecuul uitzendt, actief te controleren. Zij kunnen de polarisatie, ofwel de richting waarin het elektrische veld in een lichtgolf trilt, naar believen draaien.

Gemanipuleerde polarisatie van licht kan een techniek worden om optische communicatie te beveiligen.

Zonnebril

Licht is een golf waarin het elektrische veld in een bepaalde richting trilt. De richting van deze trilling wordt ook wel de polarisatie van het licht genoemd. Zo is de polaroïd zonnebril gebaseerd op het feit dat licht gepolariseerd is. Zo’n bril houdt specifiek het vervelende, door een wegdek gereflecteerde licht tegen. Dat is voornamelijk horizontaal gepolariseerd en het tegenhouden van die polarisatierichting is aangenaam voor de automobilist en beter voor de verkeersveiligheid.

Sinds enkele jaren werken wetenschappers hard aan nieuwe manieren van optische communicatie die niet kunnen worden afgeluisterd. Ook hier wordt direct gebruikgemaakt van de polarisatie van licht.

Voorkeursrichting

De polarisatie van licht wordt in eerste instantie bepaald door de aard van de lichtbron. Zo is het licht van een gloeilamp ongepolariseerd: er is geen voorkeursrichting voor de trilling van het elektrische veld. Bij andere lichtbronnen is er wel een voorkeursrichting: laserlicht is sterk gepolariseerd en deze polarisatie ligt vast.

Zo ligt ook de polarisatie van licht uitgezonden door één enkel molecuul vast: de geometrische oriëntatie - vorm en stand in de ruimte - van het molecuul bepaalt die polarisatie.
Idealiter zou je deze polarisatie actief willen kunnen beïnvloeden. De gemakkelijkste manier is het licht dat al is uitgezonden door het molecuul door een polaroïd te sturen om zo de polarisatie te kunnen kiezen.
Dit heeft echter een groot nadeel. Als de geometrie van het molecuul niet goed overeenkomt met de oriëntatie van de polaroïd, gaat het overgrote deel van de energie die het molecuul uitzendt verloren. In andere woorden: het overgrote deel van de door het molecuul uitgezonden fotonen (lichtdeeltjes) wordt geblokkeerd.

Methode

Wetenschappers van de Universiteit Twente en AMOLF hebben een methode bedacht waarmee ze van tevoren actief kunnen sturen wat de polarisatie is van het licht dat één enkel molecuul zal gaan uitzenden.
Terwijl dit enkele molecuul in een polymeerfilm is geïmmobiliseerd en dus niet van oriëntatie kan veranderen, kunnen ze desgewenst voor ieder afzonderlijk uitgezonden foton de polarisatie instellen.

De methode maakt gebruik van het feit dat een metalen object in de buurt van een lichtgevend molecuul een grote invloed kan hebben op het stralingsgedrag van dat molecuul.
Door de positie van het metalen object ten opzichte van het molecuul te veranderen, kan de polarisatie van de fotonen die het molecuul uitzendt worden ingesteld. ‘In de buurt van een lichtgevend molecuul’ betekent in dit geval een afstand van slechts enkele nanometers.