Entropia de coerência revela novos insights sobre o comportamento do campo de luz

A tecnologia de luz está no centro de muitas inovações de ponta, desde internet de alta velocidade até imagens médicas avançadas. No entanto, transmitir luz através de ambientes desafiadores, como atmosferas turbulentas ou sistemas ópticos deformados, sempre representou um obstáculo significativo. Essas complexidades podem distorcer e interromper o campo de luz, dificultando a obtenção de resultados claros e confiáveis. Os cientistas há muito buscam maneiras de superar essas limitações, e um novo avanço pode ser a chave para o avanço de aplicações práticas.

Conforme relatado em Fotônica Avançadapesquisadores da Universidade Soochow fizeram um avanço significativo na compreensão de como a luz se comporta ao viajar por meios complexos e flutuantes. Essa descoberta pode revolucionar várias aplicações, desde comunicações ópticas até técnicas avançadas de geração de imagens.

No reino da óptica, a deformação, cintilação e deriva de campos de luz causados ​​por meios complexos têm aplicações práticas historicamente limitadas. A equipe da Universidade Soochow introduziu uma nova abordagem para lidar com esse problema alavancando um conceito conhecido como entropia de coerência.

Entropia de coerência, uma medida da propriedade estatística da luz conhecida como coerência, fornece uma caracterização global de campos de luz sujeitos a flutuações aleatórias. Tradicionalmente, caracterizar a coerência da luz tem sido complexo e difícil de quantificar. A equipe de pesquisa aplicou com sucesso a decomposição modal ortogonal a feixes parcialmente coerentes, levando à introdução da entropia de coerência como uma métrica confiável.

O estudo deles revelou que a entropia de coerência permanece estável durante a propagação da luz através de um sistema unitário, mesmo quando confrontado com ambientes ópticos complexos e deformados. Essa consistência sugere que a entropia de coerência pode ser um indicador robusto do comportamento do campo de luz em condições não ideais.

A equipe demonstrou a utilidade prática da entropia de coerência examinando sua eficácia em feixes parcialmente coerentes à medida que se moviam por vários sistemas ópticos deformados e meios turbulentos. Os resultados mostram que a entropia de coerência é resiliente e continua sendo uma medida confiável para avaliar o desempenho de campos de luz em condições desafiadoras.

“Esta pesquisa representa um grande salto à frente em nossa capacidade de prever e controlar a propagação da luz através de ambientes complexos”, disse o autor correspondente Dr. Chengliang Zhao, o pesquisador principal. “A introdução da entropia de coerência como uma característica de coerência global abre novas possibilidades para personalizar campos de luz para melhorar seu desempenho em aplicações do mundo real.”

As implicações deste estudo são de longo alcance. Desde o aprimoramento de sistemas de comunicação óptica que devem operar através de turbulência atmosférica, até o avanço de tecnologias de imagem que dependem de campos de luz viajando através de meios distorcidos, a entropia de coerência pode se tornar uma ferramenta crucial para cientistas e engenheiros.

Ao fornecer uma maneira mais confiável de avaliar e gerenciar campos de luz em condições nada ideais, esta pesquisa abre caminho para um uso mais amplo e eficaz de campos de luz de baixa coerência em vários domínios científicos e práticos.