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Aug 10, 2023

高度な散乱マトリックス技術により非線形散乱波を利用する画期的な手法

SPIE--国際光学およびフォトニクス学会

画像: 散乱行列法は、散乱媒体内の非線形光を制御します。もっと見る

クレジット: Xiangfeng Chen

複雑な光の世界では、不均質な媒体を通過する旅は、空間、時間、スペクトル、偏光の歪みを引き起こすことがよくあります。 これらの歪みは、光学操作、画像処理、通信などの用途に悪影響を及ぼし、長い間課題となってきました。 線形光学におけるこれらの波の問題を修正するための強力なツールである波面整形 (WS) の技術を取り入れてください。 しかし、それだけではありません。 非線形性はひねりを加え、生物学的センシングから光線療法までの分野で目的を見出します。 さて、非線形性と WS というこれらの力を組み合わせて、前例のない制御への扉を開く様子をイメージしてください。

しかし、既存のセットアップのほとんどは反復的なフィードバック ループに依存しており、計算リソースと時間を大量に消費します。 今はもっと賢い方法があります。 Advanced Photonics で報告されているように、上海交通大学 (SJTU) のチームは、最小限の最適化時間で光出力を調整できる散乱行列 (SM) 手法を開発しました。 ボーナスとして、SM は散乱媒体のメゾスコピック特性についての洞察を提供し、メモリ効果と透過固有チャネルを明らかにします。

SJTU チームはこのコンセプトをさらに発展させました。 彼らは、二次非線形性が埋め込まれた散乱媒体の SM を決定するコードを解読しました。 256x256 の SM 寸法を使用する彼らの方法は、4 相干渉法から生まれました。 彼らは、光位相共役を利用して、非線形信号を再焦点合わせされた単一および二重スポットに同軸化することによって、その有効性を証明しました。

注意深く調整された光のダンスを想像してみてください。マトリックス列の位相パターンが正確な非線形フォーカスをトリガーします。 結果？ 和周波数の生成は対象領域全体の複数のスポットで行われ、それぞれの強度は同等で、約 25 という驚くべきピーク対バックグラウンド比を持っています。

しかし、それはほんの始まりにすぎません。 SM メソッドは、比類のない非線形散乱光制御を実現します。 研究者らは、位相パターンの切り替え速度を調整してスキャンのペースを微調整しながら、事前定義されたパスに沿ったポイントごとのスキャンを紹介しています。 これらの画期的な進歩により、高解像度走査型顕微鏡法や高密度の散乱媒体を介した粒子捕捉への扉が開かれます。 対応著者であり、上海の先進光通信システムおよびネットワーク国家重点研究所の主任研究員であるチェン・シェンフェン氏は、次のように述べています。複雑環境量子情報処理』

本質的に、この研究は非線形散乱を再考したものです。 その影響は、非線形信号回復、顕微鏡イメージング、散乱媒体を介した追跡に及び、複雑な環境内での量子情報処理の複雑な領域にまで掘り下げられます。 光操作の未来は驚くほど明るいです。

詳細については、Ni、Liu らによる Gold Open Access の記事「散乱行列法による非線形散乱媒体における非線形調和波操作」、Adv. 光子。5(4) 046010 (2023)、2 つの 10.1117/1.AP.5.4.046010。

高度なフォトニクス

10.1117/1.AP.5.4.046010

散乱行列法による非線形散乱媒質における非線形高調波操作

2023 年 8 月 31 日

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