Les nombreuses propriétés de la lumière lui permettent d’être manipulée et utilisée pour des applications allant des mesures très sensibles aux communications et aux moyens intelligents d’interroger des objets. Un degré de liberté convaincant est le motif spatial, appelé lumière structurée, qui peut ressembler à des formes telles que des beignets et des pétales de fleurs. Par exemple, des motifs avec différents nombres de pétales peuvent représenter des lettres de l’alphabet et, lorsqu’ils sont observés de l’autre côté, transmettre le message.
Malheureusement, ce qui rend ces motifs sensibles aux mesures les rend également sensibles à des facteurs environnementaux indésirables tels que la turbulence de l’air, des optiques aberrées, des fibres sollicitées ou des tissus biologiques créant leur propre « motif » et déformant la structure. Ici, le modèle déformé peut se détériorer au point que le modèle de sortie ne ressemble en rien à l’entrée, les rendant ainsi inefficaces.
Les méthodes conventionnelles pour corriger cela nécessitaient de réappliquer la même distorsion – cela peut prendre la forme de mesurer la distorsion et d’appliquer l’inverse ou d’inverser la distorsion dans le faisceau et de la renvoyer dans l’aberration, permettant à celle-ci de « s’annuler » dans le processus.
Dans le cadre d’une collaboration entre l’Afrique du Sud et l’Italie, des chercheurs ont montré qu’il était possible de corriger la lumière aberrée provenant d’un environnement bruyant pour qu’elle soit la même qu’auparavant en l’associant simplement à un autre faisceau de lumière non structuré ayant subi la même aberration. En utilisant une gamme de distorsions optiques, ils ont montré que leur passage ensemble dans un cristal non linéaire permettait naturellement de corriger la lumière, même pour les formes très complexes d’aberrations qui rendaient la structure initiale méconnaissable.
Comme signalé dans Photonique avancée, les chercheurs y sont parvenus en exploitant un processus appelé génération de fréquence différentielle, dans lequel deux faisceaux de lumière envoyés dans un type spécial de matériau, appelé cristal non linéaire, créent un autre faisceau qui partage les propriétés des deux entrées. De manière plus pertinente, l’aberration de sortie est la différence entre les deux aberrations d’entrée, de sorte que si elles sont identiques, alors la lumière peut corriger la lumière, avec une sortie après-cristal sans aberration.
Un aspect passionnant de ce travail est que la correction est automatique et se déplace avec le signal afin que la lumière structurée puisse être corrigée en temps réel, sans qu’il soit nécessaire de savoir quelle est la perturbation ou de devoir réappliquer la même aberration avec d’autres étapes plus complexes. Cela constitue une solution prête et compacte qui peut être intégrée dans des systèmes utilisant ces structures pour diverses applications, allant des communications à l’imagerie et au piégeage optique.
En tant que sous-produit du processus, il existe un avantage supplémentaire de communiquer et de détecter avec différentes longueurs d’onde ; par exemple, envoyer des informations avec des longueurs d’onde sans danger pour les yeux ou interroger des échantillons biologiques à des longueurs d’onde pénétrantes, tout en détectant à des longueurs d’onde pour lesquelles la technologie est bien développée pour l’observation.
Plus d’information:
Sachleen Singh et al, Lumière corrigeant la lumière avec une optique non linéaire, Photonique avancée (2024). DOI : 10.1117/1.AP.6.2.026003