La luz se puede adaptar, al igual que la tela, tejiendo y cosiendo un patrón en la misma tela de la luz. Esta llamada luz estructurada nos permite acceder, aprovechar y explotar todos los grados de libertad de la luz, para ver imágenes más pequeñas, enfocar mejor en microscopía y empaquetar más información en luz para comunicaciones clásicas y cuánticas. En su estudio publicado en Opto-Electronic Advances , los autores muestran los avances recientes en la sustitución del tradicional conjunto de herramientas ópticas lineales por control no lineal.

Históricamente, la óptica no lineal se asocia con el control de longitud de onda, pero aquí los autores muestran que el paisaje es mucho más colorido que solo el color de la luz, afectando todos los grados de libertad en formas a veces contrarias a la intuición. El conjunto de herramientas avanzado promete aplicaciones novedosas desde la clásica hasta la cuántica, marcando el comienzo de un nuevo capítulo en luz estructurada.

Los autores de este artículo revisan el progreso reciente en el uso de la óptica no lineal como una nueva herramienta para la creación, control y detección de luz estructurada, ofreciendo nuevos conocimientos y perspectivas sobre este tema incipiente. La luz estructurada busca aprovechar los muchos grados de libertad de la luz, para impactar la "estructura" de la luz. Esto podría ser en amplitud, fase, polarización o incluso en grados de libertad más exóticos, como la trayectoria, el momento angular orbital e incluso el control espaciotemporal. Hasta la fecha, esto se ha logrado principalmente con un conjunto de herramientas ópticas lineales, con ópticas no lineales utilizadas para cambiar el color de la luz (su longitud de onda y frecuencia). El foco de atención ha estado en la eficiencia de la luz.

Hoy, la atención se centra en cómo se ve la luz, en otras palabras, la estructura de la luz. En este artículo, los autores muestran cómo la luz estructurada con óptica no lineal puede superar el conjunto de herramientas lineales, mezclando grados de libertad de formas inusuales, alterando las reglas de selección y produciendo a veces resultados contradictorios. Por ejemplo, para difractar la luz en un sistema lineal se requiere un objeto físico con algún oscurecimiento, por ejemplo, un agujero de alfiler o rendijas. Pero en el régimen no lineal, una estructura de luz en sí misma puede parecer el objeto de amplitud que difracta a otro, para nuevas dinámicas de propagación de campos estructurados.

De manera emocionante, se pueden producir nuevas formas de luz estructurada mediante el producto de campos en óptica no lineal en lugar de solo su suma. El control cuántico de la luz puede recibir un impulso al reemplazar el omnipresente divisor de haz lineal con cristales no lineales, que ha demostrado mejorar la imagen y ofrecer una nueva hoja de ruta para la teletransportación de alta dimensión. Curiosamente, la interacción luz-materia en la óptica no lineal significa que la materia estructurada avanzada se puede utilizar para personalizar la luz estructurada, por ejemplo, el uso de materiales artificiales avanzados como metasuperficies y metamateriales, que ofrecen una eficiencia no lineal sin igual.

Los autores desglosan la física de la óptica no lineal en el contexto de la luz estructurada, el primer informe que lo hace, y ofrecen una introducción holística al tema desde los fundamentos hasta las aplicaciones. Brindan información y perspectivas novedosas basadas en su larga trayectoria en luz estructurada, revelan cómo este nuevo campo se está acelerando rápidamente y sugieren lo que puede deparar el futuro cuando los desafíos actuales se transformen en aplicaciones emocionantes. + Explora más

Generación directa de luz estructurada compleja