現(xiàn)代光學中一個令人興奮的前景是利用光的圖案 - 光在其許多自由度下的外觀 - 通常被稱為“結構光”。每個不同的模式可以形成用于光通信的編碼字母表，或者可以在制造中用于提高性能和生產(chǎn)力。不幸的是，光的圖案在通過嘈雜的通道時會失真，例如，應力光纖，像差的光學器件，渾濁的活組織，也許還有一個非常嚴重的例子，空氣中的大氣湍流。

在所有這些示例中，扭曲的模式可能會惡化到輸出模式看起來與輸入完全不同的程度，從而抵消了好處。正如Advanced Photonics報道的那樣，南非的研究人員已經(jīng)展示了如何找到無失真的光形式，這些光來自與它們被放入完全相同的嘈雜通道。以大氣湍流為例，他們表明，這些特殊形式的光，稱為特征模態(tài)，甚至可以在非常復雜的通道中找到，不失真，而其他形式的結構光將無法識別。

讓光穿過大氣層在許多應用中至關重要，例如自由空間光學、傳感和能量傳輸，但事實證明，找到如何最好地做到這一點具有挑戰(zhàn)性。傳統(tǒng)上，試錯法被用來在某些特定的嘈雜通道中找到最強大的光形式，但迄今為止，隨著介質(zhì)變得越來越嘈雜，所有形式的熟悉的結構光都被證明是扭曲的。原因是光可以“看到”失真。

但是，是否有可能創(chuàng)造出看不到失真的光，就像它不存在一樣穿過?為了取得這一進展，研究人員將噪聲通道視為數(shù)學算子，并提出了一個簡單的問題：什么形式的光對這個算子是不變的?換句話說，處于通道自然模式的光波表現(xiàn)得好像它們沒有看到失真：通道的真實特征模式。

所處理的例子是由于大氣湍流造成的嚴重扭曲。這個問題的答案揭示了以前未被識別的光形式(即，那些不屬于任何眾所周知的結構光家族，但對介質(zhì)完全健壯的光)。這一事實在弱湍流和強湍流條件下得到了實驗和理論的證實。

根據(jù)通訊作者，約翰內(nèi)斯堡金山大學SPIE研究員和杰出教授Andrew Forbes的說法，“這項工作令人興奮的是，它開辟了一種研究復雜系統(tǒng)中復雜光的新方法 - 例如，通過光纖，水下通道，活組織和其他高度像差的系統(tǒng)傳輸經(jīng)典和量子光。

他補充說：“由于特征模態(tài)的性質(zhì)，這種介質(zhì)有多長，或者擾動有多強并不重要，因此即使在傳統(tǒng)糾正程序(如自適應光學)失敗的狀態(tài)下，它也應該能很好地工作。

在復雜介質(zhì)中保持結構光的完整性將為未來通過噪聲通道成像和通信的工作鋪平道路，當光的結構形式是脆弱的量子態(tài)時，這一點尤其重要。

　　免責聲明：本文由用戶上傳，與本網(wǎng)站立場無關。財經(jīng)信息僅供讀者參考，并不構成投資建議。投資者據(jù)此操作，風險自擔。 如有侵權請聯(lián)系刪除！