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(noticias nanowerk) Los resonadores ópticos se utilizan en todo, desde los conocidos punteros láser hasta los más modernos ordenadores cuánticos fotónicos. Pero todos sufren pérdidas que afectan su desempeño. Los investigadores de la Universidad Aalto han desarrollado una forma de prevenir estas pérdidas y aumentar el rendimiento de los resonadores.
La tarea de un resonador óptico es capturar y concentrar fotones durante el mayor tiempo posible. Sus principales pérdidas surgen de la luz que escapa del sistema al propagarse lejos del resonador (pérdida de radiación) o al ser absorbida por el material y convertida en calor (pérdida por absorción).
El investigador de la Academia de la Universidad Aalto, Radoslaw Kolkowski, y el profesor asociado Andriy Shevchenko han demostrado cómo equilibrar las pérdidas por radiación y absorción.
«Al reducir las pérdidas tanto por radiación como por absorción, en teoría podemos atrapar fotones indefinidamente en un sistema cerrado, aunque utilicemos un material absorbente para construir el sistema», dice Kolkowski. «Al aumentar los factores de calidad de resonancia, podemos mejorar significativamente la interacción de la luz con la materia, que puede explotarse en una variedad de aplicaciones, como la tecnología láser, la espectroscopia, la metrología y la óptica no lineal».
![La ilustración del artista muestra el acoplamiento de una serie de nanopartículas de oro y dos modos guiados de una guía de ondas plana.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63588_1.jpg)
En un artículo publicado en la revista nanofotónica (“Enabling Infinite Q Factors in Absorbing Optical Systems”) Kolkowski simuló una metasuperficie compuesta por una serie de nanopartículas de oro con pérdida y una guía de ondas plana que admite dos modos guiados. Allí logró crear una resonancia híbrida en la que no había pérdidas por radiación ni por absorción. El mecanismo de compensación de pérdidas demostrado es universal y tiene el potencial de mejorar radicalmente todo tipo de resonadores más allá del ámbito de la óptica.
“Piense en los osciladores: péndulos, oscilaciones acústicas o sísmicas, excitaciones cuánticas. «Este enfoque se puede aplicar a cualquiera de ellos, lo que puede conducir a una variedad de aplicaciones útiles y al desarrollo de nuevos dispositivos», afirma Shevchenko, que dirige el grupo de investigación de Óptica y Fotónica.
Si bien la teoría es válida, en la práctica todavía hay lugar para ineficiencias. Esto podría deberse a defectos de fabricación y al tamaño finito de las estructuras resonantes absorbentes. Sin embargo, la mejora de la calidad de los sistemas fotónicos que ha quedado patente en la investigación allana el camino para la producción de dispositivos superiores con innumerables nuevas funcionalidades.
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