Учёные из Университета Эксетера (Великобритания) открыли новый способ управления световыми пучками в динамически рассеивающих средах, таких как турбулентная атмосфера или живые ткани. Исследование демонстрирует, как можно формировать лазерные лучи, делая их устойчивыми к движению материала, через который они распространяются.
Эта технология обещает прорыв в повышении разрешения биомедицинской визуализации и скорости передачи данных в оптических системах связи.
Когда лазерный луч проходит через движущуюся среду, рассеяние света постоянно меняется во времени.
Это искажает информацию, переносимую излучением, что создаёт проблемы для визуализации и оптической передачи данных. Классический пример — мерцание звёзд, вызванное неоднородным рассеянием их света в земной атмосфере.
Однако, как выяснилось, даже в динамических средах существуют области с разной скоростью движения. «Проблема в том, что мы не знаем, где именно расположены эти зоны внутри среды, будь то турбулентная атмосфера или живая ткань, — пояснил руководитель исследования, профессор Дэвид Филлипс.
— Поэтому мы разработали методы, которые автоматически находят наиболее стабильные участки и направляют свет именно через них».
Источник: Nature Photonics (2025). DOI: 10.1038/s41566-025-01642-z Для поиска «скрытых каналов» с минимальными флуктуациями учёные использовали подходы, вдохновлённые обучением искусственных нейронных сетей.
Алгоритмы анализировали множество возможных форм лазерных пучков, быстро выбирая те, что обеспечивали наименьший уровень временных искажений.
В результате световые лучи огибали быстро движущиеся области, концентрируясь в статичных или медленно меняющихся зонах.
«Эффективность метода превзошла ожидания, — отметил Филлипс. — Это открывает перспективы для целого спектра технологий, от медицинской диагностики до коммуникаций».
Команда уже исследует возможности применения метода в гибких микроэндоскопах для высокоточной визуализации тканей и оптических системах передачи данных, где стабильность сигнала критически важна.
Проект реализуется группой Structured Light под руководством Филлипса. Уникальность подхода — в его универсальности. Технология не требует предварительных данных о структуре среды, адаптируясь к её динамике в реальном времени.
Это позволяет избежать традиционных ограничений, связанных с шумами и искажениями, и может стать основой для следующего поколения устройств — от компактных медицинских сканеров до спутниковых систем связи, работающих сквозь атмосферные помехи.
Рубрика: Технологии и Наука. Читать весь текст на www.ixbt.com.