L’entropie cohérente ouvre de nouvelles perspectives sur le comportement du champ lumineux

La technologie de la lumière est au cœur de nombreuses innovations de pointe, de l’Internet à haut débit à l’imagerie médicale avancée. Cependant, la transmission de la lumière dans des environnements difficiles, tels que des atmosphères turbulentes ou des systèmes optiques déformés, a toujours constitué un obstacle de taille. Ces complexités peuvent déformer et perturber le champ lumineux, ce qui rend difficile l’obtention de résultats clairs et fiables. Les scientifiques cherchent depuis longtemps des moyens de surmonter ces limitations, et une nouvelle avancée pourrait être la clé de l’avancement des applications pratiques.

Comme indiqué dans Photonique avancéeDes chercheurs de l’université de Soochow ont réalisé une avancée significative dans la compréhension du comportement de la lumière lorsqu’elle se déplace dans des milieux complexes et fluctuants. Cette avancée pourrait révolutionner diverses applications allant des communications optiques aux techniques d’imagerie avancées.

Dans le domaine de l’optique, la déformation, le scintillement et la dérive des champs lumineux causés par des milieux complexes ont historiquement eu des applications pratiques limitées. L’équipe de l’Université de Soochow a présenté une nouvelle approche pour résoudre ce problème en exploitant un concept connu sous le nom d’entropie de cohérence.

L’entropie de cohérence, une mesure de la propriété statistique de la lumière connue sous le nom de cohérence, fournit une caractérisation globale des champs lumineux soumis à des fluctuations aléatoires. Traditionnellement, la caractérisation de la cohérence de la lumière est complexe et difficile à quantifier. L’équipe de recherche a appliqué avec succès la décomposition modale orthogonale à des faisceaux partiellement cohérents, ce qui a conduit à l’introduction de l’entropie de cohérence comme mesure fiable.

Leur étude a révélé que l’entropie de cohérence reste stable pendant la propagation de la lumière à travers un système unitaire, même face à des environnements optiques complexes et déformés. Cette cohérence suggère que l’entropie de cohérence peut être un indicateur fiable du comportement du champ lumineux dans des conditions non idéales.

L’équipe a démontré l’utilité pratique de l’entropie de cohérence en examinant son efficacité dans des faisceaux partiellement cohérents alors qu’ils se déplaçaient à travers divers systèmes optiques déformés et milieux turbulents. Les résultats montrent que l’entropie de cohérence est résiliente et reste une mesure fiable pour évaluer les performances des champs lumineux dans des conditions difficiles.

« Cette recherche représente une avancée majeure dans notre capacité à prédire et à contrôler la propagation de la lumière dans des environnements complexes », a déclaré le Dr Chengliang Zhao, auteur correspondant et chercheur principal. « L’introduction de l’entropie de cohérence comme caractéristique de cohérence globale ouvre de nouvelles possibilités de personnalisation des champs lumineux afin d’améliorer leurs performances dans les applications du monde réel. »

Les implications de cette étude sont de grande portée. De l’amélioration des systèmes de communication optique qui doivent fonctionner dans des conditions de turbulence atmosphérique à l’avancement des technologies d’imagerie qui s’appuient sur des champs lumineux traversant des milieux déformés, l’entropie de cohérence pourrait devenir un outil crucial pour les scientifiques et les ingénieurs.

En fournissant un moyen plus fiable d’évaluer et de gérer les champs lumineux dans des conditions moins qu’idéales, cette recherche ouvre la voie à une utilisation plus large et plus efficace des champs lumineux à faible cohérence dans divers domaines scientifiques et pratiques.