El trabajo de un profesor de la Universidad de Rochester de renombre internacional puede ofrecer una alternativa a la forma en que los investigadores han abordado algunas aplicaciones de fotónica.
Las aplicaciones fotónicas dependen en gran medida de lo que los físicos llaman óptica no lineal: la forma diferente en que los materiales se comportan dependiendo de la intensidad de la luz que los atraviesa. Cuanto mayor es la no linealidad, más prometedor es el material para aplicaciones de la vida real.El equipo, dirigido por Robert W. Boyd, profesor de Óptica y Física de la Universidad de Rochester y la Cátedra de Investigación de Excelencia de Canadá en Óptica No Lineal Cuántica de la Universidad de Ottawa, ha demostrado que el óxido de indio y estaño conductor transparente puede dar lugar a un aumentohasta 100 veces mayor no linealidad que otros materiales conocidos.
"Este resultado es un cambio de juego para las aplicaciones de fotónica", dijo Boyd. "Se basa en el núcleo de lo que he trabajado durante más de 30 años en Rochester. Me parece muy gratificante que incluso después de todo este tiempo allísiguen siendo preguntas fundamentales que deben responderse en el campo de la óptica no lineal "
El resultado será publicado en línea por la revista ciencia el jueves 28 de abril de 2016
Photonics usa la luz para transmitir información. Photonics también usa la luz para realizar operaciones lógicas, tal como lo hace la electrónica con los electrones. Un aspecto clave para poder ejercer control sobre la luz es poder controlar una propiedad específica: el índice de refracción- del material que transmite la luz.
Ajustar el índice de refracción de un material, lo que lleva a que la luz viaje más rápido o más lento, es la forma clave en que las aplicaciones fotónicas controlan la luz. Cuando el índice de refracción es diferente para diferentes intensidades de luz, el material se describe como ópticamente no lineal.
Cuando se envía un pulso de luz a través del material, el índice de refracción cambia de acuerdo con esa intensidad. El índice de refracción del material cambia solo por unos pocos femtosegundos, unas pocas millonésimas de billonésima de segundo. Por algún potencialaplicaciones, es posible enviar un segundo pulso a través del material antes de que tenga tiempo de recuperarse para el primer pulso. Este segundo pulso "ve" que el material tiene el índice de refracción modificado por el primer pulso.
Sin embargo, en general, es la rapidez con la que se recupera el material, así como el rango de valores que puede tomar el índice de refracción, cuán fuertemente no lineal es el material, lo que hace que este sistema sea particularmente atractivo para las aplicaciones fotónicas.
Boyd, su estudiante de doctorado en Ottawa, M. Zahirul Alam, y luego el investigador asociado Israel De Leon actualmente profesor en Monterrey, México pudieron mejorar en el registro anterior de no linealidades ópticas por un factor de 100. Esta mejoratuvo lugar porque estos investigadores explotaron las propiedades ópticas inusuales de un material que ocurre bajo ciertas condiciones, lo que se conoce como la región epsilon-cerca de cero.
"Fue sorprendente que mostrar una no linealidad óptica tan fuerte en un metal conocido fuera tan fácil", dijo Boyd. "Este material ha existido durante muchos años, pero hasta ahora la comunidad había pasado por alto el potencial de que el 'épsilon cercano-zero 'región de materiales ofrecidos. "
"La respuesta óptica no lineal que hemos observado introduce un nuevo paradigma en óptica no lineal", dijo De Leon, ahora profesor en el Tecnológico de Monterrey, México. "El conocimiento común siempre ha sido que los efectos no lineales son pequeños en comparación con los linealesunos; pero en nuestro trabajo hemos medido una respuesta no lineal que es 170% más grande que la respuesta lineal ".
El resultado abre la puerta para un estudio más cuidadoso de esta región de materiales, con el fin de encontrar un material que pueda ofrecer las propiedades adecuadas para ciertas aplicaciones fotónicas.
La región 'epsilon-near-zero' para este material está vinculada a la luz de una frecuencia específica, aproximadamente una longitud de onda de 1.2 micrómetros. Esta longitud de onda es interesante porque está entre la luz visible y la luz de longitud de onda 1.5 micrómetrosEsta longitud de onda es de particular interés para las comunicaciones ópticas, que utilizan dispositivos como la fibra óptica para transmitir información a la luz.
Es posible que los cambios en la composición química del material puedan conducir a un cambio en la frecuencia a la que ocurre el épsilon cerca de cero, lo que acerca esta frecuencia a la utilizada por las comunicaciones ópticas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rochester . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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