Credito:immagine di copertina, Opto-Electronic Advances , vol. 5, n. 6 (2022)
La luce può essere adattata, proprio come un tessuto, tessendo e cucendo un motivo nel tessuto stesso della luce. Questa cosiddetta luce strutturata ci consente di accedere, sfruttare e sfruttare tutti i gradi di libertà della luce, per vedere più piccoli nell'imaging, concentrandoci più strettamente in microscopia e impacchettando più informazioni nella luce per le comunicazioni classiche e quantistiche. Nel loro studio pubblicato su Opto-Electronic Advances , gli autori mostrano i recenti progressi nella sostituzione del tradizionale toolkit ottico lineare con il controllo non lineare.
Storicamente, l'ottica non lineare è associata al controllo della lunghezza d'onda, ma qui gli autori mostrano che il paesaggio è molto più colorato del solo colore della luce, influenzando tutti i gradi di libertà in modi a volte controintuitivi. Il toolkit avanzato promette nuove applicazioni dalla classica alla quantistica, inaugurando un nuovo capitolo nella luce strutturata.
Gli autori di questo articolo esaminano i recenti progressi nell'utilizzo dell'ottica non lineare come nuovo strumento per la creazione, il controllo e il rilevamento della luce strutturata, offrendo nuove intuizioni e prospettive su questo argomento nascente. La luce strutturata cerca di sfruttare i molti gradi di libertà della luce, per incidere sulla "struttura" della luce. Questo potrebbe essere in ampiezza, fase, polarizzazione o anche gradi di libertà più esotici come percorso, momento angolare orbitale e persino controllo spaziotemporale. Ad oggi, questo è stato ottenuto principalmente con un toolkit ottico lineare, con ottica non lineare utilizzata per cambiare il colore della luce (la sua lunghezza d'onda e frequenza). Il focus dell'attenzione è stato sull'efficienza della luce.
Oggi l'attenzione si concentra sull'aspetto della luce, in altre parole, sulla struttura della luce. In questo articolo, gli autori mostrano come la luce strutturata con ottica non lineare può superare il kit di strumenti lineare, mescolando i gradi di libertà in modi insoliti, alterando le regole di selezione e producendo risultati talvolta controintuitivi. Ad esempio, per diffrangere la luce in un sistema lineare è necessario un oggetto fisico con un po' di oscuramento, ad esempio un foro o delle fessure. Ma nel regime non lineare, una struttura della luce stessa può sembrare l'oggetto di ampiezza che diffrange un altro, per nuove dinamiche di propagazione di campi strutturati.
Incredibilmente, nuove forme di luce strutturata possono essere prodotte dal prodotto di campi nell'ottica non lineare piuttosto che solo dalla loro somma. Il controllo quantistico della luce può ottenere una spinta sostituendo l'onnipresente divisore di raggio lineare con cristalli non lineari, che ha dimostrato di migliorare l'immagine e offrire una nuova tabella di marcia per il teletrasporto ad alta dimensione. È interessante notare che l'interazione luce-materia nell'ottica non lineare significa che la materia strutturata avanzata può essere utilizzata per personalizzare la luce strutturata, ad esempio l'uso di materiali artificiali avanzati come metasuperfici e metamateriali, offrendo un'efficienza non lineare senza precedenti.
Gli autori spiegano la fisica dell'ottica non lineare nel contesto della luce strutturata, il primo rapporto a farlo, e offrono un'introduzione olistica all'argomento dai fondamenti alle applicazioni. Forniscono nuove intuizioni e prospettive basate sulla loro lunga esperienza in luce strutturata, rivelando come questo nuovo campo stia accelerando rapidamente e suggeriscono cosa potrebbe riservare il futuro quando le sfide presenti si trasformeranno in applicazioni entusiasmanti. + Esplora ulteriormente
