Al usar ondas de luz en lugar de corriente eléctrica para transmitir datos, los chips fotónicos - circuitos para la luz - han realizado investigaciones fundamentales avanzadas en muchas áreas, desde el cronometraje hasta las telecomunicaciones. Pero para muchas aplicaciones, los haces de luz estrechos que atraviesan estos circuitos debense amplíe sustancialmente para poder conectarse con sistemas más grandes sin chip. Los haces de luz más amplios podrían aumentar la velocidad y la sensibilidad de las imágenes médicas y los procedimientos de diagnóstico, sistemas de seguridad que detectan trazas de productos químicos tóxicos o volátiles y dispositivos que dependen del análisis degrandes agrupaciones de átomos.
Los científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST han desarrollado un convertidor altamente eficiente que aumenta el diámetro de un haz de luz en 400 veces. El físico del NIST Vladimir Aksyuk y sus colegas, incluidos investigadores del NanoCenter de la Universidad de Maryland enCollege Park, Maryland y Texas Tech University en Lubbock, describieron su trabajo en la revista Luz: ciencia y aplicaciones .
La losa mantiene el ancho estrecho de la luz en la dimensión vertical de arriba a abajo, pero no proporciona tales restricciones para la dimensión lateral o lateral. A medida que el espacio entre la guía de ondas y la losa cambia gradualmente, la luz en la losa forma un haz dirigido con precisión 400 veces más ancho que el diámetro de aproximadamente 300 nm del haz original.
En la segunda etapa de la expansión, que aumenta la dimensión vertical de la luz, el haz que viaja a través de la losa encuentra una rejilla de difracción. Este dispositivo óptico tiene líneas o reglas periódicas, cada una de las cuales dispersa la luz. El equipo diseñó la profundidady el espaciado de las resoluciones para variar de modo que las ondas de luz se combinen, formando un solo haz ancho dirigido casi en ángulo recto a la superficie del chip.
Es importante destacar que la luz permanece colimada, o exactamente paralela, durante todo el proceso de expansión de dos etapas, de modo que permanece en el objetivo y no se extiende. El área del haz colimado ahora es lo suficientemente grande como para recorrer la larga distancia necesaria parasondear las propiedades ópticas de grandes grupos difusos de átomos.
Trabajando con un equipo dirigido por John Kitching de NIST en Boulder, Colorado, los investigadores ya han utilizado el convertidor de dos etapas para analizar con éxito las propiedades de unos 100 millones de átomos de rubidio gaseoso a medida que saltan de un nivel de energía a otro.Una prueba de concepto importante porque los dispositivos basados en interacciones entre la luz y los gases atómicos pueden medir cantidades tales como el tiempo, la longitud y los campos magnéticos y tienen aplicaciones en navegación, comunicaciones y medicina.
"Los átomos se mueven muy rápido, y si el haz que los monitorea es demasiado pequeño, entran y salen del haz tan rápido que resulta difícil medirlos", dijo Kitching. "Con grandes rayos láser, los átomos permanecen enel haz por más tiempo y permite una medición más precisa de las propiedades atómicas ", agregó. Dichas mediciones podrían conducir a estándares de longitud de onda y tiempo mejorados.
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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