Un equipo de investigadores ha desarrollado una forma de aumentar significativamente la memoria de los patrones de motas, los patrones muy complejos que resultan de hacer brillar una luz láser sobre una hoja opaca, como el papel, tejido biológico, o niebla.
El método, desarrollado por investigadores de Yale, Universidad Bilkent, Centro Nacional de Investigaciones en Nanotecnología (UNAM), Universidad Tecnológica de Viena, y la Universidad del Sur de California, tiene aplicaciones potenciales para campos como la imagen biomédica, metrología óptica, y ciencia de la información cuántica. Los resultados se publican en Revisión física X .
Los patrones de motas se pueden comparar con lo que sucede cuando muchas gotas de agua caen sobre la superficie de un charco al mismo tiempo, resultando en un patrón de onda que rápidamente se vuelve muy complejo. Los patrones de motas creados a partir de la luz tienen una cierta 'memoria, ', que los investigadores habían utilizado previamente para desarrollar un método para visualizar objetos ocultos detrás de una capa opaca. El método consiste en pasar luz a través de una capa opaca (como una pared) para crear un patrón de luz moteado detrás de la capa. Aunque da la impresión de ser completamente aleatorio (ver figura 1), el patrón moteado contiene ciertas correlaciones, resultando en una "memoria angular", es decir, inclinar el rayo láser incidente sobre la superficie de la capa opaca con un ángulo pequeño produce el mismo patrón de moteado transmitido pero con una inclinación angular (ver figura 2). La dirección y el ángulo de esta inclinación detrás de la capa opaca son los mismos que la dirección y el ángulo de inclinación en la entrada.
Con este nuevo estudio, aunque, Ahora es posible que el patrón de motas formado en la parte posterior se pueda inclinar en cualquier dirección deseada, independientemente del ángulo de inclinación y la dirección de la luz láser en la superficie opaca. El ingrediente central del nuevo método es la "matriz de transmisión" de la capa opaca, que da la relación entre la luz láser en la superficie opaca y la luz láser que pasa detrás de ella. Usando la matriz de transmisión determinada experimentalmente, la luz láser en la superficie se forma espacialmente usando un dispositivo conocido como modulador espacial de luz. Esta luz de forma espacial personaliza el efecto de memoria angular, permitiendo que el moteado transmitido se comporte como se desee.
Anteriormente se creía que el efecto de memoria angular es una característica física del material opaco. Por ese pensamiento, el rendimiento de los métodos de obtención de imágenes que utilizan este efecto de memoria estaría limitado por las propiedades físicas del material.
"En nuestro estudio, aunque, hemos demostrado que este punto de vista es demasiado pesimista, "dijo el autor principal del estudio, Hasan Yilmaz, profesor asistente en la Universidad Bilkent, UNAM. "La memoria angular de las ondas de luz que atraviesan la capa opaca se puede modificar independientemente de las propiedades físicas del material opaco, controlando la forma de la luz incidente ".
Es un gran avance que abre nuevas posibilidades para la tecnología.
"Nuestro método tiene la característica prometedora de que también se puede utilizar para diferentes efectos de memoria en otros sistemas complejos, como fibras ópticas y sistemas caóticos, "dijo el autor principal del estudio, Hui Cao, el Profesor John C. Malone de Física Aplicada, Catedrático de Física, y Catedrático de Ingeniería Eléctrica.
El profesor Stefan Rotter de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria señaló que los resultados demuestran muy bien el poder de dar forma espacial a las ondas de luz.
"Es más, también plantean una multitud de preguntas de seguimiento, como si el efecto de memoria en el patrón de moteado de salida transmitido también tiene consecuencias interesantes para los campos de luz dentro del medio opaco, " él dijo.
Otra aplicación del nuevo método es la ciencia de la información cuántica. Previamente, Los investigadores demostraron que el efecto de memoria angular también está presente para la luz cuántica a través de medios de dispersión. Usando el nuevo método, Las correlaciones angulares cuánticas de fotones entrelazados que se dispersan a través de un medio complejo se pueden personalizar. Esta libertad de modificar las correlaciones cuánticas tendrá aplicaciones en la metrología y la imagen cuántica.
