La luz es de naturaleza versátil. En otras palabras, muestra diferentes características cuando se viaja a través de diferentes tipos de materiales. Esta propiedad ha sido explorada en varias tecnologías, pero la forma en que la luz interactúa con los materiales necesita ser manipulada para obtener el deseadoefecto. Esto se hace usando dispositivos especiales llamados moduladores de luz, que tienen la capacidad de modificar las propiedades de la luz. Una de esas propiedades, llamada efecto Pockels, se ve cuando se aplica un campo eléctrico al medio a través del cual viaja la luz.la luz se "dobla" cuando golpea cualquier medio, pero bajo el efecto Pockels, el índice de refracción del medio una medida de cuánto se dobla la luz cambia proporcionalmente al campo eléctrico aplicado. Este efecto tiene varias aplicaciones en ingeniería óptica, porejemplo, en comunicaciones ópticas, pantallas y sensores eléctricos, pero aún no está muy claro cómo se produce este efecto en diferentes materiales, lo que dificulta la plena explotaciónmineral su potencial.
En un estudio innovador publicado en OSA Continuum , un equipo de científicos dirigido por el profesor Eiji Tokunaga en la Universidad de Ciencias de Tokio e incluye a Daisuke Hayama, Keisuke Seto, Kyohei Yamashita, Shunpei Yukita toda la Universidad de Ciencias de Tokio y Takayoshi Kobayashi Universidad de Electro-Communications yLa Universidad Nacional de Chiao-Tung arrojó luz sobre el mecanismo del efecto Pockels en un nuevo tipo de modulador de luz. Hasta hace poco, este efecto solo se había observado en un tipo especial de cristal, que es costoso y, por lo tanto, difícil de usar. Hace doce años, El profesor Tokunaga y su equipo observaron este efecto, por primera vez, en la capa superior también llamada capa interfacial de agua, algo que no se ve en la mayor parte del agua, cuando está en contacto con un electrodo, mostrando un rayo de esperanza para los científicos que intentan crear dispositivos ópticos simples. Aunque el coeficiente de Pockels una medida del efecto de Pockels fue un orden de magnitud mayor, resultó que debido a que este efecto se generó solo en el then la capa interfacial, esto requería un detector altamente sensible.Además, incluso su mecanismo no se entendió claramente, lo que complica aún más el proceso.El profesor Tokunaga y su equipo querían encontrar una solución, y después de muchas pruebas y errores, finalmente tuvieron éxito.Al discutir su motivación para el estudio, el profesor Tokunaga dice: "Es difícil medir la señal electroóptica usando agua como medio porque se produce solo en una capa delgada. Por lo tanto, queríamos encontrar una manera de extraer una señal grande deel medio, que no requeriría mediciones de alta sensibilidad y sería más fácil de usar "
Para hacer esto, los científicos crearon una configuración con un electrodo transparente sobre una superficie de vidrio en agua, y se le aplicó un campo eléctrico. La capa interfacial también llamada doble capa eléctrica o EDL tiene solo unos pocos nanómetros de espesory muestra diferentes propiedades electroquímicas que el resto del agua. También es la única parte del agua donde se puede observar el efecto Pockels bajo un campo eléctrico. Los científicos utilizaron el concepto de reflexión total para crear un gran ángulo en la interfaz entre el agua yelectrodo. Observaron que cuando la luz viaja a través del electrodo y entra en el EDL, los cambios en el índice de refracción de ambas capas pueden modificar la señal reflejada. Dado que el índice de refracción en el electrodo transparente es mayor que para el agua y el vidrio 1.33 y 1.52, respectivamente, la cantidad de luz reflejada en ambos extremos aumenta, causando así un efecto Pockels más mejorado. Esto fue importante porque una señal grande y más mejorada significaría que eSe pueden utilizar cinco dispositivos de baja sensibilidad para medirlo.Además, debido a que la configuración experimental no es compleja, consiste solo en un electrodo transparente sumergido en agua que contiene electrolitos, este método es mucho más simple de usar.Sin mencionar que el agua es un medio económico, lo que resulta en un proceso de bajo costo en general.Al elaborar estos hallazgos, el profesor Tokunaga dice: "A través de nuestra técnica, observamos la modulación de la luz con un cambio de intensidad máxima del 50% proporcional al voltaje de CA aplicado".
Animados por estas observaciones, el profesor Tokunaga y su equipo querían verificar estos resultados utilizando cálculos matemáticos. Se sorprendieron al descubrir que los cálculos teóricos coincidían con los resultados experimentales. Además, observaron que, en teoría, una modulación de intensidad de luz del 100% podríase logró, lo que fue emocionante porque esto confirmó sus hallazgos. El profesor Tokunaga dice: "Los resultados fueron sorprendentes, pero fue aún más sorprendente cuando nuestro análisis teórico demostró que podrían ser perfectamente explicados por el conocimiento óptico existente". Los científicos también dicen:"Los resultados de esta investigación no solo tienen aplicabilidad a elementos únicos de modulación de luz y sensores de interfaz que usan agua, sino que el principio de mejora descubierto abre la posibilidad de usar cualquier interfaz que exista universalmente".
Este nuevo método de modulación de la luz sirve como una mejor alternativa a las existentes, especialmente debido a ventajas como el bajo costo y la detección más fácil. No solo esto, el profesor Tokunaga y su equipo creen que al descubrir nuevos mecanismos de modulación de la luz, su estudioabre puertas para una investigación más avanzada en este campo. El profesor Tokunaga concluye diciendo: "Nuestra tecnología única de modulación de luz no tiene precedentes y tiene muchas aplicaciones posibles porque muestra una forma general de extraer una gran señal de Pockels de una interfaz universalmente existente. Además,Esperamos que nuestro estudio genere una nueva área de investigación en óptica, revolucionando así el campo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencias de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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