Strukturerat ljus, skapad genom att generera och applicera ljus på en yta, är viktigt i sådana applikationer som 3D-skannrar, dubbelfotografering och mikroskopisk teknik. En ny studie har visat en metod som producerar nya ljusstrålar från synkrotronljuskällor, öppnar ett nytt sätt att generera röntgenstrålar.

Ett team av japanska forskare under ledning av Shunya Matsuba, en biträdande professor vid Hiroshima Synchrotron Radiation Center vid Hiroshima University, har visat att strukturerat ljus, i form av en vektorstråle (ljusstrålar vars polarisationsriktning roterar runt dess axel), kan produceras från superpositionen av två optiska virvelstrålar (ljusstrålar som innehåller en punkt med noll intensitet, bildar en spiralfasstruktur.) Resultaten publicerades i tidskriften Tillämpad fysikbokstäver i juli 2018.

"Vi har demonstrerat generering av vektorstrålen med hjälp av synkrotronstrålning. Detta arbete har öppnat ett sätt att generera röntgenvektorstrålar, "säger medförfattaren prof. Masahiro Katoh från Institute for Molecular Science (IMS) vid National Institutes of Natural Sciences/Sokendai i Japan.

Produktionen av strukturerat ljus i röntgenvåglängderna har varit utmanande, dock, och den nya tekniken som presenteras av de japanska forskarna kan möjligen möjliggöra användning av sådant strukturerat ljus i forskningsområden som endast är tillgängliga med synkrotronstrålning, såsom röntgenabsorptionsspektroskopi och röntgenkristallografi.

Forskarna baserade sin metod på en teknik som producerar cirkulärt polariserat ljus från två linjärt polariserade strålar vars polarisationsriktningar är ortogonala mot varandra. I synkrotronljuskällor, denna metod har tillämpats på enhetligt polariserade strålar som kommer från två undulatorer. En böljare är en enhet som avger kvasi-monokromatiskt ljus med olika polarisationer.

Matsuba och hans team använde denna metod för två virvelstrålar som kommer från två spiralformade bultar placerade i tandem. Forskningen följer tidigare studier som har använt lasrar och optiska komponenter för att skapa vektorstrålar, med våglängder vanligtvis inom de synliga eller nära infraröda delarna av det elektromagnetiska spektrumet.

Katoh säger, "Nästa steg i denna forskning är att demonstrera generering av vektorstrålar av andra typer, till exempel, radiellt polariserade balkar. Vårt yttersta mål är att kontrollera alla synkrotronstrålningens optiska egenskaper, såsom våglängd, sammanhang, rumslig, tidsstrukturer och så vidare. "Detta kommer att bana väg för nya möjligheter på många områden, inklusive röntgendiffraktion, spridning och absorption/emissionsspektroskopi på grund av den nya metoden för att generera strukturerat ljus som har visats i denna studie.