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Aug 10, 2023

Método inovador aproveita ondas de espalhamento não linear por meio de técnicas avançadas de matriz de espalhamento

SPIE – Sociedade Internacional de Óptica e Fotônica

imagem: O método de matriz de dispersão controla a luz não linear em meios de dispersão.Veja mais

Crédito: Xiangfeng Chen.

No intrincado mundo da luz, uma viagem através de meios não homogéneos conduz frequentemente a distorções no espaço, no tempo, no espectro e na polarização. Essas distorções, prejudiciais a aplicações como manipulação óptica, imagem e comunicação, há muito representam um desafio. Entre na arte da modelagem de frente de onda (WS) — uma ferramenta potente para corrigir esses males das ondas em óptica linear. Mas isso não é tudo. A não-linearidade acrescenta uma reviravolta, encontrando propósito em campos que vão desde a detecção biológica à fototerapia. Agora, imagine a combinação destas forças – não linearidade e WS – abrindo portas para um controlo sem precedentes.

No entanto, a maioria das configurações existentes depende de ciclos de feedback iterativos, consumindo recursos computacionais e tempo. Existe uma maneira mais inteligente agora. Conforme relatado na Advanced Photonics, uma equipe da Shanghai Jiao Tong University (SJTU) desenvolveu um método de matriz de dispersão (SM) que é capaz de esculpir a saída de luz com tempo mínimo de otimização. Como bônus, SM oferece insights sobre as características mesoscópicas do meio de dispersão, revelando efeitos de memória e canais próprios de transmissão.

A equipe da SJTU levou o conceito ainda mais longe. Eles decifraram o código para determinar o SM de um meio de dispersão incorporado com não linearidade quadrática. Seu método, usando uma dimensão SM 256x256, emerge da interferometria de quatro fases. Eles provaram sua validade ao persuadir sinais não lineares em pontos simples e duplos reorientados, empregando conjugação de fase óptica.

Imagine uma dança de luz cuidadosamente orquestrada - onde o padrão de fase de uma linha de matriz aciona um foco não linear preciso. O resultado? A geração de soma de frequência dança em vários pontos da região de interesse, cada um com intensidade comparável e uma notável relação pico-fundo de cerca de 25.

Mas isso é apenas o começo. O método SM exerce um controle de luz dispersa não linear incomparável. Os pesquisadores apresentam varreduras ponto a ponto ao longo de caminhos predefinidos, ajustando a velocidade de mudança do padrão de fase para ajustar o ritmo de varredura. Sua descoberta oferece uma porta para a microscopia de varredura de alta resolução e captura de partículas por meio de meios densos e dispersos. O autor correspondente, Xianfeng Chen, investigador principal do Laboratório Estadual de Redes e Sistemas Ópticos Avançados em Xangai, observa: “A abordagem de matriz de dispersão do meio de dispersão não linear abre um caminho para a recuperação de sinal não linear, imagem não linear, rastreamento de objetos microscópicos e processamento de informações quânticas em ambiente complexo.”

Em essência, este trabalho reimagina o espalhamento não linear. Suas implicações abrangem recuperação de sinal não linear, imagem microscópica e rastreamento por meio de mídia de dispersão, até mesmo investigando o intrincado reino do processamento de informações quânticas em ambientes complexos. O futuro da manipulação da luz parece surpreendentemente brilhante.

Para obter detalhes, leia o artigo Gold Open Access de Ni, Liu, et al., “Manipulação de onda harmônica não linear em meio de dispersão não linear via método de matriz de dispersão”, Adv. Fóton.5(4) 046010 (2023), dois 10.1117/1.AP.5.4.046010.

Fotônica Avançada

10.1117/1.AP.5.4.046010

Manipulação de ondas harmônicas não lineares em meio de espalhamento não linear via método de matriz de espalhamento

31 de agosto de 2023

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