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Aug 10, 2023

Un método innovador aprovecha las ondas de dispersión no lineal mediante técnicas avanzadas de matrices de dispersión

SPIE--Sociedad Internacional de Óptica y Fotónica

Imagen: El método de matriz de dispersión controla la luz no lineal en medios de dispersión.ver más

Crédito: Xiangfeng Chen.

En el intrincado mundo de la luz, un viaje a través de medios no homogéneos a menudo conduce a distorsiones en el espacio, el tiempo, el espectro y la polarización. Estas distorsiones, perjudiciales para aplicaciones como la manipulación óptica, la obtención de imágenes y la comunicación, han planteado un desafío durante mucho tiempo. Ingrese al arte de la conformación del frente de onda (WS), una potente herramienta para corregir estas enfermedades de las ondas en la óptica lineal. Pero eso no es todo. La no linealidad añade un giro y encuentra un propósito en campos que van desde la detección biológica hasta la fototerapia. Ahora, imaginemos que la combinación de estas fuerzas (no linealidad y WS) abre puertas a un control sin precedentes.

Sin embargo, la mayoría de las configuraciones existentes se basan en ciclos de retroalimentación iterativos, que consumen mucho tiempo y recursos computacionales. Ahora hay una manera más inteligente. Como se informa en Advanced Photonics, un equipo de la Universidad Jiao Tong de Shanghai (SJTU) ha desarrollado un método de matriz de dispersión (SM) que es capaz de esculpir la salida de luz con un tiempo de optimización mínimo. Como beneficio adicional, SM ofrece información sobre los rasgos mesoscópicos del medio de dispersión, revelando efectos de memoria y canales propios de transmisión.

El equipo de SJTU ha llevado el concepto más allá. Han descifrado el código para determinar el SM de un medio de dispersión incrustado con no linealidad cuadrática. Su método, que utiliza una dimensión SM de 256x256, surge de la interferometría de cuatro fases. Han demostrado su validez al convertir señales no lineales en puntos simples y dobles reenfocados, empleando conjugación de fase óptica.

Imagínese una danza de luz cuidadosamente orquestada, donde el patrón de fase de una fila de matriz desencadena un enfoque no lineal preciso. ¿El resultado? La generación de suma de frecuencias danza en múltiples puntos a lo largo de la región de interés, cada uno con una intensidad comparable y una notable relación pico-fondo de aproximadamente 25.

Pero eso es sólo el comienzo. El método SM ejerce un control de luz dispersa no lineal incomparable. Los investigadores muestran escaneos punto por punto a lo largo de rutas predefinidas, ajustando la velocidad del cambio de patrón de fase para afinar el ritmo de escaneo. Su avance ofrece una puerta a la microscopía de barrido de alta resolución y la captura de partículas a través de medios densos y dispersos. El autor correspondiente, Xianfeng Chen, investigador principal del Laboratorio Estatal Clave de Redes y Sistemas de Comunicación Óptica Avanzados en Shanghai, comenta: "El enfoque de matriz de dispersión del medio de dispersión no lineal abre un camino hacia la recuperación de señales no lineales, imágenes no lineales, seguimiento de objetos microscópicos y procesamiento de información cuántica en entornos complejos”.

En esencia, este trabajo reinventa la dispersión no lineal. Sus implicaciones abarcan la recuperación de señales no lineales, imágenes microscópicas y seguimiento a través de medios de dispersión, e incluso profundizan en el intrincado ámbito del procesamiento de información cuántica dentro de entornos complejos. El futuro de la manipulación de la luz parece sorprendentemente brillante.

Para obtener más información, lea el artículo Gold Open Access de Ni, Liu y otros, “Manipulación de ondas armónicas no lineales en un medio de dispersión no lineal mediante el método de matriz de dispersión”, Adv. Fotón.5(4) 046010 (2023), dos 10.1117/1.AP.5.4.046010.

Fotónica avanzada

10.1117/1.AP.5.4.046010

Manipulación de ondas armónicas no lineales en un medio de dispersión no lineal mediante el método de matriz de dispersión

31-ago-2023

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