Le numerose proprietà della luce ne consentono la manipolazione e l'utilizzo per applicazioni che spaziano da misurazioni molto sensibili alle comunicazioni e ai modi intelligenti di interrogare gli oggetti. Un grado di libertà convincente è il modello spaziale, chiamato luce strutturata, che può assomigliare a forme come ciambelle e petali di fiori. Ad esempio, motivi con numeri diversi di petali possono rappresentare lettere dell'alfabeto e, se osservati dall'altra parte, trasmettere il messaggio.

Sfortunatamente, ciò che rende questi modelli sensibili alle misurazioni li rende anche suscettibili a fattori ambientali indesiderati come turbolenza dell'aria, ottica aberrata, fibre stressate o tessuti biologici che creano il proprio "modello" e distorcono la struttura. In questo caso il modello distorto può deteriorarsi al punto che il modello di output non assomiglia per niente all'input, rendendoli inefficaci.

I metodi convenzionali per correggere questo problema hanno richiesto la riapplicazione della stessa distorsione:ciò può assumere la forma di misurare la distorsione e applicare il contrario o invertire la distorsione nel raggio e re-inviarlo nell'aberrazione, consentendo a questa di "annullarsi" in il processo.

In una collaborazione tra Sud Africa e Italia, i ricercatori hanno ora dimostrato che è possibile correggere la luce aberrata che esce da un ambiente rumoroso in modo che sia la stessa di prima semplicemente accoppiandola con un altro raggio di luce non strutturato che presenta la stessa aberrazione. Utilizzando una serie di distorsioni ottiche, hanno dimostrato che il loro passaggio insieme in un cristallo non lineare si traduce naturalmente in una correzione della luce, anche per forme molto complesse di aberrazioni che rendevano irriconoscibile la struttura iniziale.

Come riportato in Fotonica avanzata , i ricercatori hanno ottenuto questo risultato sfruttando un processo chiamato generazione di differenza di frequenza, in cui due fasci di luce inviati in un tipo speciale di materiale, noto come cristallo non lineare, creano un altro raggio che condivide le proprietà dei due ingressi. Più pertinentemente, l'aberrazione di output è la differenza delle due aberrazioni di input, in modo che se sono le stesse la luce può correggere la luce, con un output post-cristallo privo di aberrazioni.

Un aspetto interessante di questo lavoro è che la correzione è automatica e viaggia con il segnale in modo che la luce modellata possa essere corretta in tempo reale, senza la necessità di sapere quale sia il disturbo o di dover riapplicare la stessa aberrazione con altri passaggi più complessi. Ciò costituisce una soluzione pronta e compatta che può essere integrata in sistemi che utilizzano queste strutture per diverse applicazioni, che vanno dalle comunicazioni all'imaging e al trapping ottico.

Come sottoprodotto del processo, c'è l'ulteriore vantaggio di comunicare e rilevare con diverse lunghezze d'onda; ad esempio, inviando informazioni con lunghezze d'onda sicure per la vista o interrogando campioni biologici a lunghezze d'onda penetranti, rilevando al contempo a lunghezze d'onda in cui la tecnologia è ben sviluppata per l'osservazione.

Ulteriori informazioni: Sachleen Singh et al, Luce di correzione della luce con ottica non lineare, Fotonica avanzata (2024). DOI:10.1117/1.AP.6.2.026003

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