Los circuitos fotónicos integrados, que dependen de la luz en lugar de los electrones para mover la información, prometen revolucionar las comunicaciones, la detección y el procesamiento de datos. Pero controlar y mover la luz plantea serios desafíos. Un obstáculo importante es que la luz viaja a diferentes velocidades y en diferentes fasesen diferentes componentes de un circuito integrado. Para que la luz se acople entre componentes ópticos, debe moverse en el mismo momento.
Ahora, un equipo de investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard, en colaboración con la Universidad de Pekín en Beijing, ha demostrado una nueva forma de controlar el impulso de la luz de banda ancha en un componente óptico ampliamente utilizado conocidocomo una microcavidad de galería susurrante WGM.
El artículo, cuyos coautores también incluyen investigadores de la Universidad de Washington en Saint Louis, el Instituto de Tecnología de California y la Universidad de Magdeburgo, se publica en ciencia .
"El caos óptico de banda ancha en la microcavidad está creando una herramienta universal para acceder a muchos estados ópticos", dijo Linbo Shao, un estudiante graduado en el laboratorio de Marko Loncar, profesor de ingeniería eléctrica de Tiantsai Lin, SEAS y coautor."Antes, los investigadores necesitan múltiples elementos ópticos especiales para acoplar luz WGM a diferentes longitudes de onda, pero con este trabajo podemos acoplar todas las luces de color con un solo acoplador óptico".
Un WGM es un tipo de microresonador óptico utilizado en una amplia variedad de aplicaciones, desde la transmisión de largo alcance en fibras ópticas hasta la computación cuántica. Los WGM llevan el nombre de las galerías susurrantes de la Catedral de San Pablo en Londres, donde una onda acústica un susurro circula dentro de una cavidad la cúpula de un altavoz en un lado a un oyente en el otro. El fenómeno similar ocurre en la pared del eco en el Templo del Cielo en China y en el arco susurrante en la estación Grand Central en NuevaCiudad de York
Las galerías ópticas de susurro funcionan de la misma manera. Las ondas de luz atrapadas en un espacio circular muy confinado, más pequeño que un mechón de cabello, orbitan alrededor del interior de la cavidad. Al igual que la pared susurrante, la cavidad atrapa y transportala ola.
Sin embargo, es difícil acoplar los campos ópticos de las guías de ondas a los campos ópticos en galerías susurrantes en circuitos fotónicos porque las ondas viajan a diferentes velocidades.
Piense en un WGM como una rotonda de carretera y campos ópticos como camiones UPS. Ahora, imagine intentar transferir un paquete entre dos camiones mientras ambos se mueven a diferentes velocidades. Imposible, ¿verdad?
Para resolver esta diferencia de impulso, sin romper la ley de Newton de la conservación del impulso, el equipo de investigación creó un pequeño caos. Al deformar la forma del microresonador óptico, los investigadores pudieron crear y aprovecharllamados canales caóticos, en los que el momento angular de la luz no se conserva y puede cambiar con el tiempo. Al alternar la forma del resonador, el momento se puede sintonizar; el resonador se puede diseñar para que coincida con el momento entre las guías de onda y los WGM.el acoplamiento es de banda ancha y ocurre entre estados ópticos que de otro modo no se acoplarían.
La investigación proporciona nuevas aplicaciones para óptica de microcavidad y fotónica en procesamiento cuántico óptico, almacenamiento óptico y más.
"El trabajo ilustra un enfoque fundamentalmente diferente para sondear esta importante clase de micro resonadores al tiempo que revela una hermosa física relacionada con el tema del caos óptico", dijo Kerry Vahala, profesor de Ciencia y Tecnología de la Información de Ted y Ginger Jenkins y profesor de AplicadaFísica en Cal Tech, que no participó en esta investigación.
A continuación, el equipo explorará la física del caos óptico en otras plataformas y materiales ópticos, incluidos los cristales fotónicos y los diamantes.
Los coautores adicionales del artículo incluyen a Loncar, Qihuang Gong, Yun-Feng Xiao, Xuefeng Jiang, Shu-Xin Zhang, Xu Yi, Jan Wiersig, Li Wang y Lan Yang. La investigación fue apoyada en parte por SEAS-basado en el Centro de Materiales Cuánticos Integrados y la Fundación Nacional de Ciencia. Los cálculos se realizaron en el clúster Odyssey con el apoyo de la División de Ciencia FAS, Grupo de Investigación de Computación de la Universidad de Harvard.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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