Según una nueva investigación, pueden ser posibles dispositivos fotónicos más económicos y eficientes, como láseres, fibras ópticas y otras fuentes de luz con luz confinada que no se ve afectada por imperfecciones en el material que la confina. Un equipo de físicos de Penn State, la Universidad de Pittsburgh y la Universidad de Illinois han demostrado en un experimento de prueba de concepto que pueden contener luz de tal manera que la hace altamente insensible a los defectos que puedan estar presentes en un material. Los resultados de la investigaciónaparece en línea el 4 de junio de 2018 en la revista Fotónica de la naturaleza .
"La tecnología fotónica implica la generación, transmisión y manipulación de la luz y se utiliza de manera ubicua en todas las industrias", dijo Mikael Rechtsman, profesor asistente de Física en Downsbrough Early Career en Penn State y líder del equipo de investigación.la red de fibra óptica que forma el esqueleto de Internet, las células solares utilizadas en la generación de energía sostenible y los láseres de alta potencia utilizados en la fabricación, entre muchas otras aplicaciones. Encontrar una forma de confinar y manipular la luz para que sea insensible alos defectos podrían tener un gran impacto en esta tecnología ".
Para confinar la luz, los investigadores utilizaron una estructura de celosía compleja compuesta de "guías de ondas" talladas con precisión en vidrio. Estas guías de ondas actúan como cables, pero para la luz en lugar de la electricidad. En esta estructura, la luz entra por un extremo de la guía de ondas yqueda atrapada y confinada a medida que se propaga hacia adelante a través de los cables. Allí, la luz atrapada se vuelve inmune a las imperfecciones en las posiciones de las guías de onda y, por lo tanto, se pueden tolerar imperfecciones significativas en la estructura.
"La luz se vuelve insensible debido al fenómeno de 'protección topológica'", dijo Rechtsman. "Este concepto se ha utilizado ampliamente en el contexto de la física electrónica de estado sólido. La estructura de la guía de ondas es un análogo fotónico de la llamada`` aislantes cristalinos topológicos '', y esta forma de protección topológica se puede usar potencialmente en una variedad de dispositivos fotónicos, incluidos láseres a nanoescala, fibras ópticas no lineales especializadas y para un acoplamiento robusto y preciso entre fotones y electrones para manipular información cuántica."
Confinar la luz de esta manera podría hacer que muchos dispositivos fotónicos al mismo tiempo sean más baratos de producir y más eficientes. Más allá de eso, este es un ejemplo del uso potencialmente interdisciplinario uniendo fotónica y electrónica de estado sólido deprotección y demuestra la amplia aplicabilidad de este fenómeno más allá de su concepción en la física electrónica del estado sólido.
"En fotónica, es extremadamente importante poder atrapar la luz y confinarla a espacios muy pequeños", dijo Rechtsman. "Comprime la máxima cantidad de potencia óptica en el área o volumen más pequeño dentro de un material, haciéndolo interactuarmás fuertemente con el material, y por lo tanto es más eficiente en lo que sea que esté destinado a hacer. Una gran dificultad para hacer esto ha sido que el confinamiento fuerte trae consigo una sensibilidad extrema a cualquier imperfección en el material, que a menudo puede inhibir la eficiencia ohacen que el dispositivo sea muy costoso de fabricar. Nuestros resultados sugieren que podemos superar esta dificultad ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Penn State . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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