Освещая новые горизонты: навигация в режиме онлайн

Aug 10, 2023

Революционный метод использует нелинейные волны рассеяния с помощью передовых методов матрицы рассеяния.

SPIE — Международное общество оптики и фотоники.

изображение: Метод матрицы рассеяния контролирует нелинейный свет в рассеивающих средах.посмотреть больше

Фото: Сянфэн Чен.

В сложном мире света путешествие через неоднородные среды часто приводит к искажениям пространства, времени, спектра и поляризации. Эти искажения, вредные для таких приложений, как оптические манипуляции, визуализация и связь, уже давно представляют собой проблему. Познакомьтесь с искусством формирования волнового фронта (WS) — мощным инструментом для исправления волновых недугов в линейной оптике. Но это не все. Нелинейность добавляет изюминку, находя применение в областях от биологического зондирования до фототерапии. Теперь представьте себе, что объединение этих сил — нелинейности и WS — открывает двери к беспрецедентному контролю.

Тем не менее, большинство существующих систем полагаются на итеративные циклы обратной связи, поглощающие вычислительные ресурсы и время. Теперь есть более разумный способ. Как сообщает Advanced Photonics, команда из Шанхайского университета Цзяо Тонг (SJTU) разработала метод матрицы рассеяния (SM), который способен формировать светоотдачу с минимальным временем оптимизации. В качестве бонуса SM предлагает понимание мезоскопических характеристик рассеивающей среды, раскрывая эффекты памяти и собственные каналы передачи.

Команда SJTU развила эту концепцию дальше. Они взломали код, позволяющий определить СМ рассеивающей среды с квадратичной нелинейностью. Их метод, использующий размер SM 256x256, основан на четырехфазной интерферометрии. Они доказали свою эффективность, преобразуя нелинейные сигналы в перефокусированные одиночные и двойные пятна, используя оптическое обращение волнового фронта.

Представьте себе тщательно организованный танец света, в котором фазовая структура строки матрицы вызывает точную нелинейную фокусировку. Результат? Генерация суммарной частоты «танцует» в нескольких точках интересующей области, каждая со сравнимой интенсивностью и замечательным отношением пика к фону, составляющим около 25.

Но это только начало. Метод SM обеспечивает беспрецедентное нелинейное управление рассеянным светом. Исследователи демонстрируют точечное сканирование по заранее заданным траекториям, регулируя скорость переключения фазового шаблона для точной настройки скорости сканирования. Их прорыв открывает путь к сканирующей микроскопии высокого разрешения и улавливанию частиц в плотных рассеивающих средах. Автор корреспондента Сяньфэн Чен, главный исследователь Государственной ключевой лаборатории передовых оптических систем и сетей связи в Шанхае, отмечает: «Подход с матрицей рассеяния в нелинейной рассеивающей среде открывает путь к нелинейному восстановлению сигнала, нелинейному построению изображений, отслеживанию микроскопических объектов и обработка квантовой информации в сложной среде».

По сути, эта работа переосмысливает нелинейное рассеяние. Его применение охватывает нелинейное восстановление сигналов, микроскопические изображения и отслеживание в рассеивающих средах, а также углубляется в сложную область квантовой обработки информации в сложных средах. Будущее манипуляций со светом выглядит удивительно ярким.

Подробности читайте в статье Ни, Лю и др. в открытом доступе Gold Open Access «Нелинейное манипулирование гармоническими волнами в нелинейно рассеивающей среде с помощью метода матрицы рассеяния», Adv. Фотон.5(4) 046010 (2023), два 10.1117/1.АП.5.4.046010.

Продвинутая фотоника

10.1117/1.АП.5.4.046010

Манипулирование нелинейными гармоническими волнами в нелинейно рассеивающей среде методом матрицы рассеяния

31 августа 2023 г.

Отказ от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за достоверность пресс-релизов, публикуемых на EurekAlert! содействующими учреждениями или за использование любой информации через систему EurekAlert.