[ad_1]
(noticias nanowerk) El uso y control de la luz es fundamental para el desarrollo de la tecnología, incluida la recolección de energía, la computación, las comunicaciones y la detección biomédica. Pero en escenarios reales, la complejidad del comportamiento de la luz plantea un desafío para su control eficaz: el físico Andrea Alù compara el comportamiento de la luz en sistemas caóticos con el primer disparo durante una partida de billar.
«En el billar, pequeñas variaciones en la forma en que se lanza la bola blanca hacen que las bolas reboten en diferentes patrones sobre la mesa», dijo Alù, profesor Einstein de Física en el Centro de Graduados de CUNY y director fundador de la Iniciativa de Fotónica en CUNY Advanced Science. Centro de Investigación y Profesor Distinguido de CUNY. “Los rayos de luz actúan de manera similar en una cavidad caótica. Se vuelve difícil construir un modelo para predecir lo que sucederá porque se podría realizar un experimento muchas veces con configuraciones similares y obtener una respuesta diferente cada vez”.
Las tesis centrales
Investigación
En un nuevo estudio publicado en física natural («Control coherente de microcavidades ópticas caóticas con modos de dispersión anecoica»), un equipo dirigido por investigadores del Centro de Graduados CUNY describe una nueva plataforma para controlar el comportamiento caótico de la luz a través de patrones de dispersión personalizados utilizando la luz misma. -primeros autores Xuefeng Jiang, un ex becario postdoctoral en el laboratorio de Alù que ahora es profesor asistente de física en la Universidad Seton Hall, y Shixiong Yin, un estudiante graduado en el laboratorio de Alù.
Las plataformas tradicionales para estudiar el comportamiento de la luz suelen utilizar cavidades resonantes circulares o de forma regular en las que la luz se refleja y se dispersa en patrones más predecibles. Por ejemplo, en una cavidad circular, solo persisten frecuencias (colores de luz) predecibles y distintas, y cada frecuencia admitida está asociada con un patrón o modo espacial específico. Un modo en una sola frecuencia es suficiente para comprender la física que funciona en una cavidad circular, pero este enfoque no desbloquea toda la complejidad del comportamiento de la luz observado en plataformas complejas, dijo Jaing.
«En una cavidad que admite patrones de luz caóticos, cualquier frecuencia única inyectada en la cavidad puede excitar miles de patrones de luz, lo que comúnmente se considera que anula el control de la respuesta óptica», dijo Jaing. «Hemos demostrado que es posible controlar este comportamiento caótico».
Para abordar este desafío, el equipo diseñó una gran cavidad en forma de estadio con una parte superior abierta y dos canales en lados opuestos que dirigen la luz hacia la cavidad. A medida que la luz entrante se dispersa y rebota en las paredes, una cámara en la parte superior registra la cantidad de luz que emerge del estadio y sus patrones espaciales.
El dispositivo dispone de botones en los laterales para controlar la intensidad de la luz en las dos entradas y el retardo entre ellas. Los canales opuestos hacen que los haces de luz en la cavidad del estadio interfieran entre sí, lo que permite controlar la dispersión de un haz por el otro a través de un proceso conocido como control coherente, esencialmente el uso de luz para controlar la luz, según Alù. Sorprendentemente, al ajustar la intensidad relativa y el retraso de los rayos de luz que ingresan a los dos canales, los investigadores cambiaron continuamente el patrón de radiación de la luz fuera de la cavidad.
Este control fue posible gracias a un comportamiento poco común de la luz en cavidades resonantes llamados «modos de dispersión sin reflejos» (RSM), que anteriormente se predijeron teóricamente pero no se observaron en sistemas de cavidades ópticas. Según Yin, la capacidad de manipular RSM demostrada en este trabajo permite la excitación y el control eficientes de sistemas ópticos complejos, lo que tiene implicaciones para el almacenamiento de energía, el procesamiento de datos y el procesamiento de señales.
«Descubrimos que en ciertas frecuencias nuestro sistema puede admitir dos RSM independientes y superpuestos, lo que garantiza que toda la luz regrese a los puertos de nuestro canal hacia la cavidad del estadio sin reflejos, lo que permite su control», dijo Yin. “Nuestra demostración trata sobre señales ópticas dentro del ancho de banda de la fibra óptica que utilizamos en nuestra vida diaria. Por lo tanto, este hallazgo allana un nuevo camino para un mejor almacenamiento, enrutamiento y control de señales luminosas en plataformas ópticas complejas”.
En futuros estudios, los investigadores quieren integrar botones adicionales que ofrezcan más grados de libertad para descifrar mayores complejidades en el comportamiento de la luz.
[ad_2]