Los ingenieros de la Universidad de Illinois han encontrado una manera de redirigir las ondas de luz inadaptadas para reducir la pérdida de energía durante la transmisión de datos ópticos. En un estudio, los investigadores explotaron una interacción entre las ondas de luz y sonido para suprimir la dispersión de la luz por defectos materiales -lo que podría conducir a una mejor comunicación de fibra óptica. Sus hallazgos se publican en la revista óptica .
Las ondas de luz se dispersan cuando encuentran obstáculos, ya sea una grieta en una ventana o una pequeña falla en un cable de fibra óptica. Gran parte de esa luz se dispersa fuera del sistema, pero parte se dispersa hacia la fuente en un fenómeno llamadoretrodispersión, dijeron los investigadores.
"No existe un material perfecto", dijo el profesor de ciencias mecánicas e ingeniería Gaurav Bahl, quien dirigió el estudio. "Siempre hay un poco de imperfección y un poco de aleatoriedad en los materiales que usamos encualquier tecnología de ingeniería. Por ejemplo, la fibra óptica más perfecta utilizada para la transmisión de datos de largo alcance aún puede tener algunos defectos invisibles. Estos defectos pueden ser el resultado de la fabricación, o pueden aparecer con el tiempo como resultado de cambios térmicos y mecánicos enel material. En última instancia, tales fallas establecen los límites de rendimiento para cualquier sistema óptico ".
Algunos estudios previos han demostrado que la retrodispersión indeseable se puede suprimir en materiales especiales que tienen ciertas propiedades magnéticas. Sin embargo, estas no son opciones viables para los sistemas ópticos actuales que usan materiales transparentes y no magnéticos como el silicio o el vidrio de sílice, dijo Bahl
En el nuevo estudio, Bahl y el estudiante graduado Seunghwi Kim usaron una interacción de luz con ondas de sonido, en lugar de campos magnéticos, para controlar la retrodispersión.
Las ondas de luz viajan a través de la mayoría de los materiales a la misma velocidad independientemente de la dirección, ya sea hacia adelante o hacia atrás, dijo Bahl. "Pero, al usar algunas interacciones opto-mecánicas sensibles a la dirección, podemos romper esa simetría y detener efectivamente la retrodispersión".Es como crear un espejo unidireccional. Al bloquear la propagación hacia atrás de una onda de luz, no tiene a dónde ir cuando se encuentra con un dispersor, y no hay otra opción que continuar avanzando ".
Para demostrar este fenómeno, el equipo envió ondas de luz a una pequeña esfera hecha de vidrio de sílice, llamada microresonador. En el interior, la luz viaja a lo largo de un camino circular como una pista de carreras, encontrando defectos en la sílice una y otra vez, amplificando elefecto de retrodispersión. Luego, el equipo usó un segundo rayo láser para activar la interacción luz-sonido solo en la dirección hacia atrás, bloqueando la posibilidad de que la luz se dispersara hacia atrás. Lo que se habría perdido energía continúa avanzando, a pesar de los defectos en el resonador.
La capacidad de detener la retrodispersión es importante, pero parte de la luz todavía se pierde por la dispersión lateral, sobre la cual los científicos no tienen control, dijo Bahl. "El avance es, por lo tanto, muy sutil en esta etapa y solo útil en un ancho de banda estrechoSin embargo, simplemente verificar que podemos suprimir la retrodispersión en un material tan común como el vidrio de sílice sugiere que podríamos producir un mejor cable de fibra óptica o incluso continuar usando un cable viejo y dañado que ya está en servicio en el fondo de los océanos del mundo, en lugar de tenerpara reemplazarlo "
Probar el experimento con un cable de fibra óptica será el siguiente paso para demostrar que este fenómeno es posible con los anchos de banda requeridos en las comunicaciones de fibra óptica.
"El principio que exploramos se ha visto antes", dijo Bahl. "La verdadera historia aquí es que hemos confirmado que la retrodispersión se puede suprimir en algo tan simple como el vidrio, utilizando una interacción opto-mecánica que está disponible en todosmaterial óptico. Esperamos que otros investigadores examinen este fenómeno también en sus sistemas ópticos para avanzar más en la tecnología ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Oficina de Noticias . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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