Neue Methode zur Erzeugung von polarisierter Lichtverdrehung: Anwendungsbereiche von Robotern bis autonomen Fahrzeugen

BerlinForscher der Universität Michigan haben eine neue Methode entwickelt, um extrem helles „gedrehtes Licht“ zu erzeugen, die ähnliche Technologie wie herkömmliche Glühbirnen nutzt. Diese Entdeckung erweitert unser Verständnis der Schwarzkörperstrahlung und könnte in Bereichen wie der robotischen Sicht und autonomen Navigation nützlich sein. Die Studie zeigt, dass kleine Verdrehungen auf Mikro- oder Nanometerebene in Materialien die Polarisation der von ihnen emittierten Schwarzkörperstrahlung beeinflussen können.

Diese Studie hat herausgefunden, dass die Form des Emitters die Polarisierung von Licht beeinflusst. Zudem ergab sich, dass sogenanntes verdrilltes oder chirales Licht mit dieser Methode wesentlich heller erzeugt werden kann. Dies könnte nützlich sein für die Entwicklung von Technologien in autonomen Fahrzeugen und Robotern.

Schwarzkörperstrahlung ist ein zentrales Konzept in der Physik. Sie beschreibt das Licht, das von jedem Objekt ausgestrahlt wird, dessen Temperatur über dem absoluten Nullpunkt liegt. Normalerweise ist dieses Licht zufällig polarisiert. Allerdings zeigen Studien, dass, wenn der Sender über Strukturen verfügt, die ähnlich groß wie die Wellenlänge des Lichts sind, das ausgesandte Licht verdrillt wird. Dieses verdrillte Licht weist eine elliptische Polarisation auf und kann heller und intensiver sein als Licht, das durch andere Methoden erzeugt wird.

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Chirales Licht aus kleinen Strukturen zu erzeugen hat viele potenzielle Anwendungen. Eine interessante Nutzungsmöglichkeit ergibt sich bei den Vision-Systemen selbstfahrender Autos. Derzeit haben diese Systeme Schwierigkeiten, Objekte zu unterscheiden, die ähnliche Lichtwerte erzeugen. Mit Hilfe von „verdrehtem Licht“ könnten Autos unterschiedliche Polarisierungseigenschaften nutzen, um Objekte besser voneinander zu unterscheiden, die zwar dieselbe Farbe, aber unterschiedliche Verdrehungsmuster aufweisen, wie etwa die Unterscheidung zwischen einem Menschen und einem Tier wie einem Reh.

Diese Methode ist vorteilhaft, da sie Licht erzeugt, das bis zu 100-mal heller ist als andere Methoden, die verdrehtes Licht verwenden. Die aktuelle Herausforderung besteht darin, die Bandbreite der Wellenlängen und Windungen einzugrenzen. Forscher denken darüber nach, verdrehte Licht emittierende Strukturen zu nutzen, um Laser für bestimmte Anwendungen zu entwickeln. Sie planen auch, den Infrarotbereich weiter zu erkunden, um den Bildkontrast in Bereichen zu verbessern, die derzeit stark von Störungen betroffen sind.

Die Untersuchung zeigt, dass chirale Nanostrukturen die Art und Weise verändern können, wie wir Licht nutzen, um Dinge klarer zu sehen und besser zu verstehen. Dieses Wissen könnte zu verbesserten und zuverlässigeren autonomen Technologien führen.