非相干光场研究新突破：相干熵概念的提出与应用
近日，苏州大学赵承良教授研究小组联合上海理工大学詹其文教授、山东师范大学蔡阳健教授取得了一项重要的研究成果。他们提出了随机涨落非相干光场的全局相干特性——相干熵，并对其在非理想光学系统中的不变性与一致性条件展开了深入研究。相关成果发表在《Advanced Photonics》2024第4期，题为《Coherence entropy during propagation through complex media》。
在光场研究领域，调控光场相干结构能够拓展非相干光场的应用范围。当光束在复杂介质中传输时，往往会受到湍流介质的影响。非相干光及其统计特性的分析已经展现出抵抗负面扰动的显著优势，因此，一套完备的非相干光场表征手段显得至关重要。
此次研究有诸多亮点。首先，研究团队提出了基于多模式相干衍射成像算法的非相干光正交模式分解实验方案，他们发现幺正光学系统传输前后，非相干光各正交模式的权重相对分布能够保持一致。其次，他们引入了相干熵的概念用于评估光场的全局相干特性。以高斯谢尔模部分相干光束为例，揭示了相干熵在不同系统中表现出的传输前后一致性，这一特性还可应用于信息加密传输。
相干熵的一致性依赖于幺正变换所保证的模式正交性和能量守恒。未来，相干熵有望成为量化非相干光束在复杂介质中传输的关键指标，并应用于复杂体系的信息编码与传输。然而，要实现这一目标，还需要进一步提出高效的模式分解方案，并探索与基底无关的表征方案。
赵承良教授是苏州大学物理科学与技术学院的副院长，其主要研究方向涵盖光场调控、相干光学、微纳操控、衍射成像等。詹其文教授来自上海理工大学，主要从事光场调控及其与微纳结构相互作用、纳米光子学、生物光子学、超分辨成像及纳米结构表征等方面的研究。蔡阳健教授是山东师范大学副校长兼物理与电子科学学院院长，主要研究光场调控及应用、光束传输与控制、大气光学、光学成像、微纳操控等领域。
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