Ученым удалось использовать орбитальный угловой момент света для значительного уплотнения количества информации, передаваемой с помощью лазерного луча. Работа опубликована в журнале Nature Photonics, а ее краткое описание содержится в редакционной статье Science.
В прототипе экспериментальной установки, которую создали авторы, информация передавалась по воздуху с помощью единственного монохромного лазерного луча. В этих условиях инженерам удалось добиться скорости передачи в 2,56 терабит в секунду.
Для того, чтобы достичь такой плотности, авторы использовали 32 отдельных лазерных передатчика, которые кодировали информацию при помощи обычной амплитудной модуляции (то есть интенсивностью света). Затем, свет каждого из передатчиков проходил процедуру "закручивания" фазы и собирался в единый луч. Этот луч передавался по воздуху, а в приемнике все процедуры повторялись в обратном порядке. При этом, хотя свет передавался единым монохромным лучом, отдельные по-разному закрученные каналы не мешали друг другу.
Закручивание, которое использовали авторы, не имеет отношения к радиальной или круговой поляризации. Поляризованным называется свет, в котором вектор электрического или магнитного поля колеблется преимущественно в одной плоскости. Если эта плоскость не постоянна, а вращается, то говорят о круговой поляризации.
Закрученным называют свет, который обладает не поляризацией (плоской или круговой), а так называемым орбитальным угловым моментом.
Обычный свет в плоскости, которая перпендикулярна направлению луча, имеет одну и ту же фазу. В закрученном свете множество волн с одной фазой представляет собой не плоскость, а спираль, закрученную вдоль луча. Эта спираль может быть закручена с разным периодом (сильнее или слабее). Свет, закрученный с разным периодом, может распространяться в одном луче не мешая друг другу. Это, как показали авторы, можно использовать для создания отдельных информационных каналов в одном луче.