科学家们在理解光在复杂介质中的传播方面取得了突破性的进展，这可能会在光通信和医学成像等领域带来革命性的变革。

通过引入相干熵的概念，即评估光行为的新度量，他们为在复杂环境中管理光场提供了可靠的工具。这项研究可以显著提高依赖光线的系统性能，特别是在传统媒体因介质失真而失效的情况下。

光技术是许多尖端创新的核心，从高速互联网到先进的医学成像都离不开它。然而，在复杂的环境中，如湍流大气或变形光学系统中传输光一直是一个巨大的障碍。这些复杂性会扭曲和干扰光场，使得难以获得清晰和可靠的结果。科学家长期以来一直在寻找克服这些局限性的方法，而一项新的突破可能会为推进实际应用提供关键。

对光传播理解的突破

据《先进光子学》杂志报道，苏州大学的研究人员在理解光如何在复杂且波动的介质中传播方面取得了重大进展。这一突破可能给从光通信到高级成像技术等各种应用带来革命性的变化。

在光学领域，光场由复杂介质引起的变形、闪烁和漂移历来限制了实际应用。苏州大学研究团队引入了一种新方法来处理这个问题，该方法利用了相干熵的概念。

相干熵是衡量光的相干性这一统计特性的量度，它为随机波动下的光场提供了一个全面的特征描述。传统上，描述光的相干性一直是复杂且难以量化的。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一个可靠的度量标准。

复杂介质中相干熵的稳定性

他们的研究表明，光在通过单一系统传播时，相干熵保持稳定，即使面对复杂和变形的光学环境也是如此。这种一致性表明，相干熵可以是非理想条件下光场行为的一个稳健指标。

研究团队通过考察部分相干光束在通过各种变形光学系统和湍流介质时相干熵的有效性，展示了相干熵的实际应用价值。研究结果表明，相干熵是稳健的，在评估复杂条件下光场性能时仍然是一个可靠的指标。

“这项研究代表着我们在预测和控制光在复杂环境中的传播能力方面取得了重大进展”，主要研究人员、通讯作者赵成良博士表示。“相干熵作为全局相干特性的引入，为定制光场提供了新的可能性，以提高其在现实应用中的性能。”

对光通信和成像的更广泛影响

这项研究的意义十分深远。从提升必须通过大气湍流运行的光通信系统，到改进依赖于光场通过扭曲介质传播的成像技术，相干熵可以成为科学家和工程师的关键工具。

通过提供一种在不太理想的条件下评估和管理光场的更可靠方法，这项研究为在各种科学和实践领域中更广泛和有效地使用低相干光场铺平了道路。

参考文献：路兴元、王一伊、詹启文、蔡阳健、赵成亮，《复杂介质传播过程中的相干熵》，2024年7月18日，《先进光子学》。DOI：10.1117/1.AP.6.4.046002