密西根大學的研究人員開發了一種新型白熾燈泡。 這種裝置能夠發出橢圓偏振光，被稱為”扭曲”光。 “扭曲”（又稱”手性”）一詞描述的是光的電波在傳播過程中順時針和逆時針旋轉，相互映照。 相較之下，傳統光源發出的是非偏振光或線性偏振光。這聽起來很奇怪，但這種新設計有可能改變光學和光子學。

研究員Jun Lu 正在觀察愛迪生燈泡扭曲的燈絲

燈泡產生這種扭曲形式的偏振光是由於燈絲本身的複雜工程。 透過在鎢絲結構中加入微米級和奈米級的扭曲，光波繼承了螺旋形狀，從而有效地實現了橢圓偏振。

以這種方式改變光的偏振特性模仿了自然界中的一些現象，例如螳螂蝦令人難以置信的複雜而專業的視覺。 螳螂蝦擁有12 種感光器（而人類只有紅、綠、藍三種），可以看到所有顏色，包括部分紫外線和紅外線光譜。 它們甚至能偵測到圓偏振光。 所有這些出色的視覺訊息使它們成為致命的水下獵人（更不用說它們的拳頭比人類硬100 倍，但這是另一個故事，另一個時間）。

背景螢幕顯示燈泡發光時的溫度–溫度直接影響發光的波長

我們都聽過偏光太陽眼鏡，大家普遍認為偏光太陽眼鏡比非偏光太陽眼鏡更好。 是也不是，這取決於您的用途。

偏振光是沿著特定方向擺動的光波。 直射陽光通常會向各個方向散射，但當陽光照射到水面時，光線會線性反射，光波會以基本均勻的方式從水面傳到你的眼睛，使你的眼睛看起來更亮或更刺眼。 水的玻璃度越高或水面的反射率越高，偏振就越均勻地直接進入你的眼球。 這就是為什麼偏光太陽眼鏡在海灘、湖邊或開車時效果更好的原因。

下次，當您戴上偏光太陽眼鏡時（偏光太陽眼鏡通常是為水平偏振光設計的），請看一下反光的窗戶，然後將您的頭側向90 度，您就會看到它們是如何工作的。

這根扭曲的電線說明了愛迪生燈泡中的燈絲是如何扭曲的，不過是在微觀尺度上–當光的波長與扭曲的長度相匹配時，光波在空間中旋轉

不過，說回這項新穎的老技術為什麼很酷…… 如前所述，某些動物對偏振光很敏感。 蜜蜂、螞蟻和鳥類等利用偏振光導航。 八爪魚、魚類等利用它來捕食或躲藏。 這樣的例子不勝枚舉。

這種扭曲光技術最有前途的用途之一是用於機器人視覺系統，使機器人能夠看到與這些特殊動物類似的光譜。

橢圓偏振光能提供更多層次的信息，因此能比散射光更好地提高機器人解讀環境的能力。 例如，它可以透過提供更多對比度來提高物體偵測和表面紋理辨識能力。 如果你曾經使用過自動對焦相機，但卻無法對準平淡無奇的物體，這通常是因為對比度不夠，感光元件無法分辨物體的距離。

機器人視覺系統看得越清楚，自主導航或機器學習等活動的效果就越好。 扭曲的光線就像在一個物體上投射了一個三維網格，機器人視覺系統可以更精確地繪製出這個物體。

“例如，這些發現對於自動駕駛汽車分辨鹿和人類的區別可能非常重要，因為鹿的皮毛捲曲度與我們的布料不同，所以鹿發出的光波長相似，但螺旋度不同，”國家科學基金會複雜粒子和粒子系統中心主任、教授尼古拉斯-科托夫（Nicholas Kotov）說。

撇開機器人技術不談，這種光線還有可能改善其他影像技術，如更詳細的醫療診斷和材料科學影像。

通訊系統的改進也同樣重要。 偏振光已用於光纖和數據傳輸，以便在一條線路上傳輸更多數據。 能夠如此精確地控制偏振光，可以在現有基礎設施上提供更多通道，使資料傳輸速率更快、更安全。

在發光二極體時代，白熾燈看似老舊過時，卻重新找到了用途，有可能照亮我們的未來。 不過，先別從櫃子裡翻出你的百年燈泡，還有更多的工作要做。