Ученые создали «временной затвор» для точной передачи оптической информации через рассеивающие среды

Исследовательская группа представила новую технологию, позволяющую передавать пространственную информацию с высокой точностью даже через динамически рассеивающие среды. Результаты работы опубликованы в научном журнале Nature Communications.

В основе разработки лежит использование прозрачных проводящих оксидов, в частности оксида индия-олова, обладающего выраженной оптической нелинейностью в диапазоне частот, где его диэлектрическая проницаемость близка к нулю. Ученые применили этот эффект для создания сверхбыстрого временного «затвора», работающего в субпикосекундном диапазоне. Технология основана на явлении четырехволнового смешения между двумя ультракороткими импульсами, взаимодействующими в тонкой субмикронной пленке материала.

Предложенный метод позволяет эффективно подавлять влияние как статического, так и изменяющегося во времени рассеяния. В результате система пропускает только так называемые баллистические фотоны — частицы света, не подвергшиеся отклонению. Это дает возможность сохранять и точно передавать пространственные данные, закодированные в интенсивности и фазе светового сигнала.

Эксперименты показали, что при наличии переменного рассеяния новая технология способна снижать уровень сцинтилляции — флуктуаций интенсивности излучения — примерно в сто раз. В отличие от традиционных объемных нелинейных материалов, применение субволновых пленок с почти нулевой диэлектрической проницаемостью позволяет осуществлять частотное преобразование сигнала на видимых длинах волн без потери пространственного разрешения, которое обычно ограничивается условиями фазового согласования.

Авторы исследования считают, что разработанный временной механизм селекции света может найти применение в медицинской диагностической визуализации, включая методы наблюдения за живыми тканями, а также в системах оптической связи в свободном пространстве.