Se podría crear una nueva clase de tecnologías fascinantes, incluida la óptica en informática, enlaces y conmutadores de telecomunicaciones, y prácticamente cualquier otro componente óptico, simplemente configurando una malla de dispositivos de control de la luz conocidos como interferómetros. Esto es similar alde qué manera los semiconductores electrónicos pueden diseñar la amplia gama de tecnologías digitales que tenemos a nuestra disposición hoy.
Las tecnologías ópticas tienen el potencial de reducir en gran medida el consumo de energía de las computadoras, acelerar las telecomunicaciones y mejorar la sensibilidad de los sensores químicos y biológicos. Sin embargo, los componentes básicos de la óptica tradicional, espejos y lentes, carecen de la versatilidad para realizarlos fácilmente.funciones y son difíciles de escalar a los tamaños pequeños necesarios para muchas aplicaciones.
Un enfoque fundamentalmente nuevo para diseñar tecnologías ópticas, basado en un solo dispositivo conocido como interferómetro Mach-Zehnder, podría superar estas limitaciones y conducir a una variedad de aplicaciones innovadoras, allanando así el camino para una clase completamente nueva detecnologías que podrían dar a la óptica el tipo de versatilidad que vemos en la electrónica.
"Recientemente, los investigadores ópticos han comenzado a comprender que estos interferómetros pueden considerarse como 'bloques de construcción' universales que podrían permitirnos construir esencialmente cualquier dispositivo óptico que podamos imaginar", dijo el Dr. David AB Miller, Universidad de Stanford, California, Estados Unidos y autor de una carta que describe el potencial de los interferómetros publicado en la nueva revista de alto impacto de The Optical Society óptica .
Anteriormente, este enfoque solo habría sido factible si los interferómetros Mach-Zehnder pudieran lograr un rendimiento perfecto, un objetivo aparentemente inalcanzable.
El nuevo enfoque descrito en este documento, sin embargo, presenta una vía alternativa. En lugar de diseñar un componente único perfecto, los investigadores proponen que es posible crear una malla o matriz de interferómetros que, si se programan adecuadamente, podrían compensar supiezas menos que perfectas y ofrecen un rendimiento perfecto en general.
"Es este esquema más amplio el que nos permite usar versiones razonables pero imperfectas de estos componentes", explica Miller.
Interferómetros construyendo la base de la tecnología
Los interferómetros son básicamente cualquier dispositivo que separa y vuelve a combinar las ondas de luz. Al igual que las ondas de sonido, las ondas de luz se pueden combinar para que sus señales se sumen. También pueden "interferir" y cancelarse entre sí. Este "encendido / apagado" básicola capacidad es lo que permitiría aprovechar y configurar los interferómetros de varias maneras.
Los interferómetros Mach-Zehnder son versiones especializadas de estos dispositivos que dividen la luz de una o dos fuentes en dos nuevos haces y luego los recombinan. Ya se utilizan para algunas aplicaciones específicas en la ciencia y para conmutar haces en comunicaciones ópticas en fibras ópticas.
Sin embargo, su uso más general en el consumidor y otras aplicaciones se ha visto obstaculizado debido a la forma en que la luz se divide inicialmente cuando ingresa al dispositivo. Idealmente, los haces se dividirían en una perfecta simetría 50/50. En realidad,sin embargo, la división no es tan perfecta, lo que significa que cuando el interferómetro recombina la señal, no se puede cancelar por completo, lo que impide que los ingenieros controlen completamente la ruta óptica.
La capacidad de combinar o cancelar las señales a lo largo de una ruta particular es crítica para la tecnología. Sin embargo, los investigadores se dieron cuenta de que si los interferómetros Mach-Zehnder pudieran ensamblarse en mallas grandes y controlarse, sería posible crear un sistema que lograra elrendimiento perfecto necesario. Esto permitiría que las mallas, en principio, realicen cualquier operación óptica "lineal", al igual que las computadoras pueden realizar cualquier aplicación lógica controlando las funciones de encendido / apagado de los semiconductores.
Control automático habilita la tecnología
El elemento final que permitió este proceso fue la invención de algoritmos, esencialmente el software de control, que permitieron que las mallas se "autoconfiguraran", ajustando cómo dirigían las rutas de luz en función de la señal recibida por sensores ópticos simplesincrustado en el sistema.
Este algoritmo de autocorrección permitió a los investigadores proponer mallas de interferómetros con algunas imperfecciones y luego compensarlas para que se comportaran como si fueran perfectas. Los algoritmos podrían controlar los "desplazadores de fase" en los interferómetros, determinando si las señales se combinano cancelado, simplemente monitoreando la potencia óptica en varios detectores.
"Con este desarrollo, estamos comenzando a hacer algunas cosas en óptica que hemos estado haciendo en electrónica durante algún tiempo", observó Miller. "Al usar pequeñas cantidades de electrónica y algoritmos novedosos, podemos expandir en gran medida los tipos de ópticay aplicaciones haciendo dispositivos ópticos completamente personalizados que realmente funcionarán "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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