从高速互联网到先进的医学成像，光技术是许多尖端创新的核心。然而，在湍流大气或变形光学系统等具有挑战性的环境中传输光一直存在着重大障碍。这些复杂场景会扭曲和破坏光场，从而难以获得清晰可靠的结果。长期以来，科学家们一直在寻找克服这些局限性的方法，而最近一项新的突破可能是推进实际应用的关键。
据外媒报道，苏州大学（Soochow University）的研究人员在理解光如何在复杂和波动介质中传播方面取得了重大进展，这一突破可能会彻底改变从光通信到先进成像技术的各种应用。相关研究已发表在期刊《先进光子学》（Advanced Photonics）上。
图片来源：Soochow University
在光学领域，复杂介质引起的光场变形、闪烁和漂移一直限制着实际应用。苏州大学的研究团队利用相干熵概念开发出新方法来解决这个问题。
相干熵是对光的统计特性（即相干性）的测量，可提供受随机波动影响的光场的全局特征。传统上，表征光的相干性既复杂又难以量化。该研究团队成功地将正交模态分解应用于部分相干光束，从而引入了相干熵作为可靠的度量指标。
研究表明，即使面对复杂和变形的光学环境，相干熵在光通过幺正系统的传播过程中也能保持稳定。这种一致性表明，相干熵可以作为非理想条件下光场行为的可靠指标。
该研究团队通过研究相干熵在部分相干光束穿过各种变形光学系统和湍流介质时的有效性，证明了相干熵的实用性。结果表明，相干熵具有弹性，仍然是评估严峻条件下光场性能的可靠指标。
该论文通讯作者、首席研究员赵承良博士表示：“这项研究标志着我们预测和控制光在复杂环境中传播的能力实现重大飞跃。引入相干熵作为全局相干特性为定制光场开辟了新的可能性，从而提高了其在现实世界应用中的性能。”
这项研究意义深远。从增强必须通过大气湍流运行的光通信系统，到推进依赖于光场在扭曲介质中传播的成像技术，相干熵可能成为科学家和工程师的重要工具。
通过提供一种更可靠的方法来评估和管理非理想条件下的光场，这项研究为在各种科学和实用领域更广泛、更有效地使用低相干性光场铺平了道路。
