par Light Publishing Center, Institut d’optique, de mécanique fine et de physique de Changchun, CAS
La métrologie constitue la pierre angulaire de l’industrie moderne, fournissant les normes clés par lesquelles nous mesurons le monde. La métrologie optique, en particulier, a historiquement exploité la notion d’interférence, essentiellement inchangée depuis l’époque de Thomas Young il y a plus de 200 ans. Mais peut-on obtenir davantage d’informations en extrapolant la notion de franges à d’autres degrés de liberté ?
Dans un article récent publié dans Lumière : science et applicationsune équipe de scientifiques dirigée par le professeur Lixin Guo de l’Université de Xidian a partagé ses perspectives sur le passé et l’avenir de la métrologie optique impliquant le moment cinétique orbital (OAM).
Le document explore les principes fondamentaux, les applications et les avancées majeures dans le domaine. Les chercheurs démontrent comment la lumière tordue transportant l’OAM peut être utilisée pour de nouveaux paradigmes de mesure, par exemple le suivi de la position des particules en 3D, en utilisant une interprétation moderne de l’effet Doppler en observant les changements de fréquence qui dépendent à la fois de l’OAM et de la polarisation.
« L’effet Doppler original ne pouvait suivre que le mouvement vers ou loin de l’observateur, mais l’incorporation du moment cinétique orbital dans la lumière scalaire et vectorielle permet le suivi du mouvement dans toutes les directions, y compris le mouvement de rotation », explique le professeur Andrew Forbes, auteur correspondant. d’Afrique du Sud. « Cette avancée a révolutionné la métrologie des systèmes dynamiques. »
Ce n’est pas seulement le changement de paradigme des outils existants, mais aussi l’invention d’instruments complètement nouveaux qui font avancer le domaine. Un tel exemple est le concept d’un spectre OAM servant de « signature » d’un système : lorsque la lumière OAM traverse un milieu complexe, son OAM est modifié, entraînant des changements dans la forme du spectre OAM.
« Cette empreinte OAM du support contient une multitude d’informations qui peuvent être exploitées », explique le Dr Mingjian Cheng, l’auteur principal.
Comme le souligne la revue, si le spectre OAM est interprété par l’apprentissage automatique et l’IA, cela ouvre la porte à l’analyse et à la reconnaissance en temps réel de médias complexes, la lumière OAM servant de sonde, un sujet qui gagne très rapidement du terrain.
La revue couvre non seulement la métrologie avec la lumière classique, mais également l’utilisation de l’OAM dans les superpositions intriquées quantiques et les états à photons uniques. La transition vers le domaine quantique offre le potentiel de réduire le bruit et d’améliorer l’exactitude et la précision avec moins de mesures. Cependant, cet aspect du domaine en est encore à ses premiers stades de développement.
« La métrologie quantique utilisant l’OAM reste un domaine émergent offrant de nombreuses opportunités inexploitées », déclare le professeur Andrew Forbes.
L’examen complet couvre un large éventail d’applications, de la nanodétection à l’échelle microscopique à la mesure des trous noirs à l’échelle cosmique.
Plus d’informations :
Mingjian Cheng et al, La métrologie avec une touche d’originalité : sonder et détecter avec la lumière du vortex, Lumière : science et applications (2025). DOI : 10.1038/s41377-024-01665-1
Fourni par Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS