Physiker um Howard Milchberg von der University of Maryland haben bei intensiven Laserstrahlen eine neue Art von Energiewirbeln entdeckt. Diese Lichtmodulationen unterscheiden sich fundamental von der Polarisation – der Schwingungsrichtung der elektromagnetischen Welle, die in vielen etablierten Anwendungen schon lange eine Rolle spielt. Bei den neu entdeckten Lichtmodulationen umschließen "Spatiotemporal Optical Vortices" (STOV, deutsch: räumlich-zeitliche optische Wirbel) genannte Zonen das Laserlicht ringförmig und wirken entlang seiner Bewegungsrichtung. Sie entstehen, weil die Phase – die relative Lage von Wellenbergen und -tälern – im Zentrum des Laserstrahls zunehmend von der in seinen Randbereichen abweicht, während sich der Strahl in Luft oder einem anderen Medium ausbreitet.

Um diesen "Gangunterschied" auszugleichen, entstehen Wirbel, in denen sich die Phase um die Achse des Rings dreht – ähnlich wie die Luft in einem Torus aus Zigarettenrauch. Infolgedessen wandert die Licht­intensität über den Querschnitt des Laserstrahls symmetrisch von innen nach außen und zurück, während der Strahl fortschreitet. Die Forscher vermuten auf Grund von Simulationen, dass STOVs nicht nur bei starken Lasern auftreten, sondern ein allgemeines Phänomen darstellen, das sich wie die Polarisation zur Datenübertragung oder Bildgebung nutzen lässt.