Aplicações modernas, como microscopia de alta resolução ou processamento de material em micro ou nanoescala, requerem feixes de laser personalizados que não mudam durante a propagação. Isso representa um grande desafio, pois a luz normalmente se amplia durante a propagação, um fenômeno conhecido como difração. Os chamados campos de luz invariantes de propagação ou não difratores, portanto, não parecem possíveis à primeira vista. Se fosse possível produzi-los, eles permitiriam novas aplicações, como microscopia de disco de luz ou corte a laser, fresagem ou perfuração com altas relações de aspecto.

Uma equipe de pesquisa internacional das Universidades de Birmingham (Reino Unido), Marselha (França) e Münster (Alemanha) conseguiram pela primeira vez criar vigas arbitrárias não difrativas. “Implementamos uma abordagem inspirada na natureza, em que qualquer estrutura de intensidade desejada pode ser especificada por seus limites, "explica um dos autores do estudo, Prof. Cornelia Denz do Instituto de Física Aplicada da Universidade de Münster. Os autores exploram de forma inteligente as estruturas de luz que podem ser vistas em arco-íris ou quando a luz é transmitida através de copos:estruturas de raios espetaculares chamadas cáusticas. Eles são linhas de foco brilhantes que se sobrepõem, e, assim, construir redes que podem ser exploradas para propagação não difrativa. A equipe desenvolveu um método para usar esses cáusticos como base para a geração de estruturas arbitrárias, e assim criou uma manipulação inteligente da propagação dos raios. Desta maneira, inúmeros novos tipos de feixes de laser podem ser formados na escala do micrômetro, abrindo perspectivas completamente novas no processamento óptico de materiais, transmissão de sinal multidimensional ou imagem avançada de alta resolução.

Apenas alguns anos atrás, foi possível perceber alguns campos de luz que exibem essas propriedades não difrativas, mesmo que a ideia teórica seja mais antiga:estruturas de anéis concêntricos como o feixe de Bessel podem ser produzidas de uma forma invariante de propagação. A teoria prevê toda uma classe de feixes cuja forma transversal é gerada em trajetórias elípticas ou parabólicas e representam soluções naturais da equação de onda. Embora haja há muito tempo a necessidade de tais feixes de luz personalizados com essas propriedades, dificilmente foram produzidos experimentalmente porque a invariância da estrutura de intensidade transversal deve ser mantida durante a propagação.