Natuurkundigen laten licht ‘kwispelen’

Een team fysici van de VU en ARCNL is erin geslaagd om licht dat door een microscopisch kleine opening gaat, te sturen in een willekeurige richting. Dit is van belang voor een toepassing als ‘het Internet van de toekomst’, waarin licht de rol van elektrische signalen zal overnemen.

07-11-2018 | 15:08

Het onderzoek is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nano Letters. Natuurkundigen van het LaserLaB VU werkten voor dit artikel samen met onderzoekers van ARCNL, ASML en de University of Rochester (VS).

Twee theoretisch natuurkundigen, Hugo Schouten en Taco Visser, ontwikkelden een model dat beschrijft hoe licht zich door een klein gaatje in een dunne metalen laag laat persen. Het bleek dat licht op drie manieren door een vierkante opening kan reizen, als dat vierkant ongeveer even groot is als de golflengte van het licht. Het licht maakt tegelijkertijd gebruik van die drie manieren van reizen. Door de ene reis een beetje te vertragen ten opzichte van de andere, kan de vorm van het lichtveld dat uit de opening komt worden beïnvloed. En afhankelijk van die vorm gaat het doorgelaten licht dan ook in een andere richting.

Van theorie naar experiment
Tot zover de theorie. Het lukte drie “experimentatoren”, Laura Dreissen, Shreyas Raghunathan en Wim Ubachs, om dit idee te testen in het VU LaserLab. Zij richtten een laser op een gat van 400 nanometer in een dun laagje goud. Gewoonlijk gaat dan het meeste licht min of meer rechtdoor. Maar door te spelen met de fase van de laserbundel, kon het doorgelaten licht van links naar rechts en van boven naar onderen worden gestuurd.

Het mooie van deze techniek is dat er geen bewegende onderdelen aan te pas komen. Het laserlicht wordt namelijk door een speciaal soort kristallen gestuurd. Door een kleine stroom zijn de eigenschappen van de kristallen te beïnvloeden, en daardoor verandert ook de fase van de laserbundel die uit de kristallen komt. Op deze manier is de richting van het licht dat uit de opening komt dynamisch aan te passen.