La lumière peut être adaptée, un peu comme un tissu, en tissant et en cousant un motif dans le tissu même de la lumière. Cette lumière dite structurée nous permet d'accéder, d'exploiter et d'exploiter tous les degrés de liberté de la lumière, pour voir plus petit en imagerie, se concentrer plus étroitement en microscopie et emballer plus d'informations dans la lumière pour les communications classiques et quantiques. Dans leur étude publiée dans Opto-Electronic Advances , les auteurs présentent les progrès récents dans le remplacement de la boîte à outils optique linéaire traditionnelle par un contrôle non linéaire.

Historiquement, l'optique non linéaire est associée au contrôle de la longueur d'onde, mais ici les auteurs montrent que le paysage est bien plus coloré que la simple couleur de la lumière, affectant tous les degrés de liberté de manière parfois contre-intuitive. La boîte à outils avancée promet de nouvelles applications allant du classique au quantique, ouvrant un nouveau chapitre de la lumière structurée.

Les auteurs de cet article passent en revue les progrès récents dans l'utilisation de l'optique non linéaire comme nouvel outil pour la création, le contrôle et la détection de la lumière structurée, offrant de nouvelles idées et perspectives sur ce sujet naissant. La lumière structurée cherche à exploiter les nombreux degrés de liberté de la lumière, à avoir un impact sur la "structure" de la lumière. Cela pourrait être en amplitude, en phase, en polarisation ou même en degrés de liberté plus exotiques tels que la trajectoire, le moment cinétique orbital et même le contrôle spatio-temporel. À ce jour, cela a été principalement réalisé avec une boîte à outils optique linéaire, avec une optique non linéaire utilisée pour changer la couleur de la lumière (sa longueur d'onde et sa fréquence). L'attention s'est portée sur l'efficacité lumineuse.

Aujourd'hui, l'accent est mis sur ce à quoi ressemble la lumière, en d'autres termes, la structure de la lumière. Dans cet article, les auteurs montrent comment la lumière structurée avec une optique non linéaire peut surpasser la boîte à outils linéaire, mélangeant les degrés de liberté de manière inhabituelle, modifiant les règles de sélection et produisant des résultats parfois contre-intuitifs. Par exemple, pour diffracter la lumière dans un système linéaire, il faut un objet physique avec un certain obscurcissement, par exemple un trou d'épingle ou des fentes. Mais dans le régime non linéaire, une structure de lumière elle-même peut apparaître comme l'objet d'amplitude qui en diffracte une autre, pour une nouvelle dynamique de propagation des champs structurés.

De manière passionnante, de nouvelles formes de lumière structurée peuvent être produites par le produit de champs en optique non linéaire plutôt que simplement par leur somme. Le contrôle quantique de la lumière peut être stimulé en remplaçant le séparateur de faisceau linéaire omniprésent par des cristaux non linéaires, ce qui s'est avéré améliorer l'imagerie et offrir une nouvelle feuille de route pour la téléportation de haute dimension. Fait intéressant, l'interaction lumière-matière dans l'optique non linéaire signifie que la matière structurée avancée peut être utilisée pour personnaliser la lumière structurée, par exemple, l'utilisation de matériaux artificiels avancés tels que les métasurfaces et les métamatériaux, offrant une efficacité non linéaire inégalée.

Les auteurs déballent la physique de l'optique non linéaire dans le contexte de la lumière structurée, le premier rapport à le faire, et proposent une introduction holistique au sujet, des principes fondamentaux aux applications. Ils fournissent de nouvelles idées et perspectives basées sur leur longue expérience en matière de lumière structurée, révélant comment ce nouveau domaine s'accélère rapidement, et suggèrent ce que l'avenir nous réserve lorsque les défis actuels se transforment en applications passionnantes. + Explorer plus loin

Génération directe de lumière structurée complexe