Dankzij de vele eigenschappen van licht kan het worden gemanipuleerd en gebruikt voor toepassingen die variëren van zeer gevoelige metingen tot communicatie en intelligente manieren om objecten te ondervragen. Een overtuigende mate van vrijheid is het ruimtelijke patroon, gestructureerd licht genoemd, dat kan lijken op vormen als donuts en bloemblaadjes. Patronen met verschillende aantallen bloemblaadjes kunnen bijvoorbeeld letters van het alfabet voorstellen, en als ze aan de andere kant worden bekeken, kunnen ze de boodschap overbrengen.

Helaas maakt wat deze patronen gevoelig maakt voor metingen ze ook vatbaar voor ongewenste omgevingsfactoren zoals luchtturbulentie, afwijkende optica, gestresste vezels of biologische weefsels die hun eigen "patroonvorming" uitvoeren en de structuur vervormen. Hier kan het vervormde patroon verslechteren tot het punt dat het uitvoerpatroon in niets meer op de invoer lijkt, waardoor deze ineffectief worden.

Bij conventionele methoden om dit te corrigeren was het nodig om dezelfde vervorming opnieuw toe te passen. Dit kan de vorm aannemen van het meten van de vervorming en het toepassen van het omgekeerde, of het omkeren van de vervorming in de straal en het opnieuw terugzenden ervan in de aberratie, waardoor dit zichzelf "ongedaan" kan maken. het proces.

In een samenwerking tussen Zuid-Afrika en Italië hebben onderzoekers nu aangetoond dat het mogelijk is om afwijkend licht dat uit een luidruchtige omgeving komt, te corrigeren zodat het hetzelfde is als voorheen, door het eenvoudigweg te koppelen aan een andere ongestructureerde lichtstraal die dezelfde afwijking ondervond. Met behulp van een reeks optische vervormingen toonden ze aan dat het samenbrengen ervan in een niet-lineair kristal op natuurlijke wijze resulteert in lichtcorrigerende licht, zelfs voor zeer complexe vormen van de aberraties die de oorspronkelijke structuur onherkenbaar maakten.

Zoals gerapporteerd in Advanced Photonics bereikten de onderzoekers dit door gebruik te maken van een proces dat verschilfrequentiegeneratie wordt genoemd, waarbij twee lichtstralen die in een speciaal type materiaal worden gestuurd, bekend als een niet-lineair kristal, een andere straal creëren die de eigenschappen van de twee ingangen deelt. Het meest relevante is dat de uitgangsafwijking het verschil is tussen de twee ingangsafwijkingen, zodat als ze hetzelfde zijn, licht het licht kan corrigeren – met een na-kristaluitvoer die vrij is van aberratie.

Een spannend aspect van dit werk is dat de correctie automatisch gebeurt en met het signaal meebeweegt, zodat patroonlicht in realtime kan worden gecorrigeerd, zonder dat je hoeft te weten wat de verstoring is of dezelfde aberratie opnieuw hoeft toe te passen met andere, complexere stappen. Dit zorgt voor een kant-en-klare en compacte oplossing die kan worden geïntegreerd in systemen die deze structuren gebruiken voor diverse toepassingen, variërend van communicatie tot beeldvorming en optische trapping.

Als bijproduct van het proces is er een bijkomend voordeel van communiceren en detecteren met verschillende golflengten; bijvoorbeeld door informatie te verzenden met oogveilige golflengten, of biologische monsters te ondervragen op doordringende golflengten, terwijl je detecteert op golflengten waar de technologie goed ontwikkeld is voor observatie.

Meer informatie: Sachleen Singh et al, Lichtcorrigerend licht met niet-lineaire optica, Geavanceerde fotonica (2024). DOI:10.1117/1.AP.6.2.026003

Geleverd door SPIE