光的許多特性使其能夠被操縱，并用于從非常敏感的測量到通信以及詢問物體的智能方法等各種應用。一種引人注目的自由度是空間模式，稱為結(jié)構(gòu)光，它可以類似于甜甜圈和花瓣等形狀。例如，具有不同花瓣數(shù)量的圖案可以代表字母表中的字母，當從另一側(cè)觀察時，可以傳遞信息。

不幸的是，這些模式對測量敏感的原因也使它們?nèi)菀资艿讲槐匾�的環(huán)境因素的影響，如空氣湍流、光學畸變、應力纖維或生物組織進行自己的“圖案化”并扭曲結(jié)構(gòu)。在這里，扭曲的圖案會惡化到輸出圖案看起來與輸入完全不同的程度，使它們無效。

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（a） 通過使用光來校正光來校正像差狀態(tài)的概念。（b） 用于應用和校正DFG結(jié)構(gòu)模態(tài)失真的實驗裝置。

糾正這一問題的傳統(tǒng)方法需要重新應用相同的失真——這可以采用測量失真并應用反向失真的形式，或者在光束中反轉(zhuǎn)失真并將其重新發(fā)送回像差，從而在這個過程中“撤銷”它本身。

在南非和意大利的合作中，研究人員現(xiàn)在表明，通過簡單地將其與另一束經(jīng)歷相同像差的非結(jié)構(gòu)化光束配對，可以糾正來自嘈雜環(huán)境的像差光，使其與之前相同。通過一系列光學畸變，他們表明，將它們一起傳入非線性晶體中，自然會導致光糾正光，即使對于使初始結(jié)構(gòu)無法識別的非常復雜的像差形式也是如此。

正如《先進光子學》（Advanced Photonics）報道的那樣，研究人員通過利用一種稱為差頻發(fā)生的過程實現(xiàn)了這一目標，在該過程中，將兩束光射入一種稱為非線性晶體的特殊材料中，產(chǎn)生另一束具有兩個輸入特性的光束。最相關(guān)的是，輸出像差是兩個輸入像差的差值，因此如果它們相同，則光可以校正光——具有無像差的晶體后輸出。

這項工作的一個令人興奮的方面是，校正過程是自動的，并且與信號一起傳播，因此可以實時校正圖案化光，而不需要知道干擾是什么，也不需要使用其他更復雜的步驟重新應用相同的像差。這使得一個現(xiàn)成的緊湊解決方案可以集成到使用這些結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，用于從通信到成像和光學捕獲的各種應用。

作為該過程的副產(chǎn)品，具有與不同波長進行通信和檢測的額外優(yōu)勢；例如，用眼睛安全波長發(fā)送信息，或在穿透波長下詢問生物樣本，同時在技術(shù)發(fā)展良好的觀察波長下進行檢測。

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論文鏈接：https://doi.org/10.1117/1.AP.6.2.026003