A luz pode ser adaptada, assim como o tecido, tecendo e costurando um padrão no próprio tecido da luz. Essa chamada luz estruturada nos permite acessar, aproveitar e explorar todos os graus de liberdade da luz, para ver menores em imagens, focar mais em microscopia e empacotar mais informações em luz para comunicações clássicas e quânticas. Em seu estudo publicado em Avanços Opto-Eletrônicos , os autores mostram os avanços recentes na substituição do tradicional kit de ferramentas ópticas lineares por controle não linear.
Historicamente, a óptica não linear está associada ao controle do comprimento de onda, mas aqui os autores mostram que a paisagem é muito mais colorida do que apenas a cor da luz, afetando todos os graus de liberdade de maneiras às vezes contra-intuitivas. O kit de ferramentas avançado promete novas aplicações do clássico ao quântico, inaugurando um novo capítulo na luz estruturada.

Os autores deste artigo revisam o progresso recente no uso da óptica não linear como uma nova ferramenta para a criação, controle e detecção de luz estruturada, oferecendo novos insights e perspectivas sobre esse tema nascente. A luz estruturada procura aproveitar os muitos graus de liberdade da luz, para impactar a "estrutura" da luz. Isso pode ser em amplitude, fase, polarização ou até graus de liberdade mais exóticos, como caminho, momento angular orbital e até controle espaço-temporal. Até o momento, isso foi alcançado principalmente com um kit de ferramentas ópticas lineares, com óptica não linear usada para alterar a cor da luz (seu comprimento de onda e frequência). O foco da atenção tem sido a eficiência da luz.

Hoje, o foco está na aparência da luz, ou seja, na estrutura da luz. Neste artigo, os autores mostram como a luz estruturada com ótica não linear pode superar o kit de ferramentas linear, misturando graus de liberdade de maneiras inusitadas, alterando regras de seleção e produzindo resultados às vezes contra-intuitivos. Por exemplo, para difratar a luz em um sistema linear requer um objeto físico com algum obscurecimento, por exemplo, um orifício ou fendas. Mas no regime não linear, uma estrutura de luz em si pode parecer o objeto de amplitude que difrata outro, para novas dinâmicas de propagação de campos estruturados.

Emocionantemente, novas formas de luz estruturada podem ser produzidas pelo produto de campos em óptica não linear, em vez de apenas sua soma. O controle quântico da luz pode obter um impulso substituindo o divisor de feixe linear onipresente por cristais não lineares, que demonstrou melhorar a imagem e oferecer um novo roteiro para o teletransporte de alta dimensão. Curiosamente, a interação luz-matéria na óptica não linear significa que a matéria estruturada avançada pode ser usada para luz estruturada personalizada, por exemplo, o uso de materiais artificiais avançados, como metasuperfícies e metamateriais, oferecendo eficiência não linear incomparável.

Os autores desvendam a física da óptica não linear no contexto da luz estruturada, o primeiro relatório a fazê-lo, e oferecem uma introdução holística ao tópico, dos fundamentos às aplicações. Eles fornecem novos insights e perspectivas com base em seu longo histórico em luz estruturada, revelando como esse novo campo está se acelerando rapidamente e sugerem o que o futuro pode reservar quando os desafios atuais forem transformados em aplicações interessantes. + Explorar mais

Geração direta de luz estruturada complexa