La lumière spécialement conçue passe à travers des obstacles opaques

Même des objets dispersés comme les nuages ​​projettent des ombres car ce sont des médias désordonnés qui diffusent des ondes lumineuses. Mais maintenant, des chercheurs de la TU Wien et de l'Université d'Utrecht ont trouvé un moyen de manipuler les ondes lumineuses pour traverser les obstacles, projetant une image de l'autre côté aussi clairement que s'il n'y avait pas d'obstacle.

Un milieu désordonné est essentiellement une collection de particules désordonnées telles que la poudre, le sable, le sucre ou même un nuage. Lorsque la lumière pénètre dans un tel groupe d'obstacles minuscules, elle se disperse de manière incroyablement complexe. Mais en théorie, si vous pouviez calculer ce modèle de diffusion, vous pourriez manipuler les ondes lumineuses pour qu'elles les traversent sans se disperser.

Et maintenant, les chercheurs ont pu faire exactement cela, en utilisant de l'oxyde de zinc comme milieu de diffusion, avec la source de lumière placée d'un côté et le détecteur de l'autre.

La première étape consiste à reconnaître l'obstacle, de sorte que l'équipe de scientifiques a émis des signaux lumineux très spécifiques à travers la poudre, puis a mesuré la façon dont ils sont entrés dans le détecteur. En utilisant des méthodes mathématiques sophistiquées, il est possible de déterminer la nature de la diffusion - et de créer une certaine onde lumineuse qui ne change pas du tout de forme.

«Comme nous avons pu le montrer, il existe une classe très spéciale d'ondes lumineuses - les modes de lumière invariants de diffusion, qui produisent exactement le même motif d'onde sur le détecteur, que l'onde lumineuse ait été ou non envoyée uniquement à travers le détecteur. l'air ou a dû pénétrer dans une couche complexe d'oxyde de zinc », explique Stefan Rotter, co-auteur de l'étude.

Aussi intrigante que soit l'idée de laisser passer la lumière à travers la barrière, les scientifiques ont poussé un peu plus loin. En combinant correctement plusieurs modes de lumière invariante de diffusion, ils ont créé une onde lumineuse codée par une image - dans ce cas la constellation Ursa Major - et l'ont projetée sur un détecteur via l'oxyde de zinc.

«Ainsi, au moins dans certaines limites, vous êtes totalement libre de choisir l'image que vous souhaitez transmettre à travers l'objet sans interférence», déclare Jeroen Bosch, auteur de l'étude. «En effet, nous avons pu déterminer l'onde invariante de diffusion qui envoie l'image du Big Dipper au détecteur, que l'onde lumineuse soit diffusée par la couche d'oxyde de zinc ou non. Pour le détecteur, le faisceau lumineux est presque le même dans les deux cas. »

C'est un travail amusant qui s'appuie sur les expériences précédentes de l'équipe dans la manipulation des ondes lumineuses pour déguiser des objets tels que la cape d'invisibilité. Une nouvelle percée pourrait un jour conduire à de nouvelles techniques d'imagerie en médecine qui scannent le corps en toute sécurité comme des rayons X. Cependant, il reste encore beaucoup de travail à faire avant qu'une telle technologie soit mise en œuvre.

L'étude a été publiée dans la revue Nature Photonics.