کلمه «پیچ خورده»(معروف به «کایرال») چرخش در جهت عقربه‌های ساعت و خلاف جهت عقربه‌های ساعت امواج الکتریکی نور را توصیف می‌کند که هنگام حرکت، نور یکدیگر را منعکس می‌کنند. در مقابل، منابع نور سنتی نور غیرقطبی یا نور پلاریزه خطی ساطع می‌کنند. شاید عجیب به نظر برسد، اما این طراحی جدید پتانسیل تغییر اپتیک و فوتونیک را دارد.

لامپ، این شکل پیچ خورده از نور پلاریزه را با مهندسی پیچیده خود تولید می‌کند. با ادغام پیچش‌های میکرو و نانومقیاس در ساختار رشته تنگستن، موج نور آن شکل مارپیچ را به خود می‌گیرد و به طور موثر آن را به صورت بیضی پلاریزه می‌کند.

تغییر ویژگی‌های قطبش نور به این شیوه، مواردی را که در طبیعت یافت می‌شود، مانند دید پیچیده و تخصصی میگوی مانتیس شبیه‌سازی می‌کند. میگوی مانتیس با ۱۲ نوع گیرنده نوری در مقایسه با سه نوع گیرنده نوری چشم انسان، می‌تواند تمام رنگ‌ها، از جمله بخش‌هایی از طیف فرابنفش و مادون قرمز را ببیند. آنها حتی می‌توانند نور قطبی شده دایره‌ای را تشخیص دهند. همه این اطلاعات بصری عالی، آنها را به شکارچیان مرگبار زیر آب تبدیل می‌کند.

نور پلاریزه چیست؟

همه ما در مورد عینک آفتابی پلاریزه شنیده‌ایم و عموما اتفاق نظر این است که آنها بهتر از عینک‌های آفتابی غیر پلاریزه هستند. اینکه آیا این حقیقت دارد بستگی به نوع استفاده شما دارد.

به زبان ساده، نور پلاریزه امواج نوری است که در جهت خاصی در نوسان هستند. نور مستقیم خورشید معمولا در همه‌ی جهات پراکنده می‌شود، اما زمانی که نور خورشید به آب برخورد می‌کند، به صورت خطی منعکس می‌شود و امواج از سطح آب به شکلی یکنواخت به چشمان شما می‌رسند و آن را برای چشم شما روشن‌تر یا خشن‌تر می‌کنند. هرچه سطح آب شفاف‌تر یا بازتابش بیشتر باشد، قطبش یکنواخت‌تر مستقیما به داخل کره چشم شما می‌رود. به همین دلیل است که عینک آفتابی پلاریزه در ساحل یا هنگام رانندگی بسیار بهتر عمل می‌کند.

اما چرا این فناوری قدیمی با پیچش جدید مورد توجه قرار گرفته است؟ همانطور که پیش از این گفته شد، برخی از حیوانات به نور پلاریزه حساس هستند. زنبورها، مورچه‌ها و پرندگان، از آن برای ناوبری استفاده می‌کنند. ماهی و غیره از آن برای شکار یا مخفی شدن استفاده می‌کنند.

یکی از امیدوارکننده‌ترین کاربردهای فناوری نور پیچ خورده در سیستم‌های بینایی رباتیک است که به ربات‌ها توانایی دیدن طیف‌های مشابه این حیوانات تخصصی را می‌دهد.

نور پلاریزه بیضوی با ارائه لایه‌های بیشتر اطلاعات، می‌تواند توانایی ربات در تفسیر محیط خود را به مراتب نسبت به نور پراکنده بهتر کند. برای مثال، می‌تواند با ایجاد کنتراست بیشتر، تشخیص شی و تشخیص بافت سطح را بهبود بخشد.

هرچه سیستم‌های بینایی رباتیک بهتر ببینند، نتایج بهتری برای فعالیت‌هایی مانند ناوبری مستقل یا یادگیری ماشینی به دست می‌آیند. نور پیچ خورده مانند پرتاب یک شبکه سه بعدی روی یک شی است که دید رباتیک بوسیله آن می‌تواند با دقت بسیار بهتری نقشه برداری کند.

نیکلاس کوتوف(Nicholas Kotov) از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: برای مثال، این یافته‌ها می‌تواند برای یک وسیله نقلیه خودمختار برای تشخیص تفاوت بین یک گوزن و یک انسان که نوری با طول موج‌های مشابه اما پیچ‌خوردگی متفاوت از خود ساطع می‌کند، مهم باشد، زیرا خز آهو دارای پیچش متفاوتی با پوست ما است.

جدای از صنعت رباتیک، این نوع نور پتانسیل بهبود سایر فناوری‌های تصویربرداری مانند تشخیص دقیق‌تر پزشکی و تصاویر از علم مواد را دارد.

بهبود سیستم ارتباطی نیز به همان اندازه قابل توجه است. نور پلاریزه در حال حاضر در فیبر نوری و انتقال داده برای انتقال داده‌های بیشتر در یک خط استفاده می‌شود. توانایی کنترل قطبش نور با چنین دقتی می‌تواند منجر به ایجاد کانال‌های بیشتر در زیرساخت‌های موجود شود و نرخ داده‌ها را سریع‌تر و ایمن‌تر کند.

چراغ‌های رشته‌ای، که به ظاهر قدیمی و منسوخ شده در عصر ال‌ای‌دی‌ها هستند، دوباره هدف خود را پیدا کرده‌اند تا آینده ما را روشن کنند. البته هنوز کارهای بیشتری برای انجام دادن وجود دارد.