Desde la realización de la primera cavidad láser, se han formulado innumerables preguntas sobre qué luz láser ha proporcionado la respuesta. También se han planteado numerosas preguntas en un esfuerzo por mejorar nuestras capacidades para producir láseres con diversas especificaciones de rendimiento y longitudes de onda. Una preguntaeso no se preguntó hasta hace poco es: ¿qué sucede si haces pasar un rayo láser a través de otra cavidad láser? Puede no parecer una pregunta práctica hacer experimentalmente, pero después de estudiar cómo interactúa la luz incidente externa con una cavidad láser activa en detalle cuantitativo,la respuesta resulta ofrecer dispositivos con nuevas capacidades ópticas aparentemente paradójicas.
Ahora, una mirada aún más cercana a estas capacidades ha proporcionado una ventana única hacia la física y los comportamientos ópticos fundamentales. La colaboración que investigó estas interacciones de la cavidad láser, del Colegio de Óptica y Fotónica de la Universidad de Florida Central CREOL y la Universidad de Yale, se desarrollóun espejo unidireccional perfectamente reflectante, que ofrece ventanas de observación verdaderamente ocultas; algo que los materiales pasivos solo pueden aproximarse.
Al profundizar en el mecanismo de este comportamiento paradójico, ahora también han revelado aspectos fundamentales de lo que gobierna las respuestas ópticas y una visión directa del papel de la causalidad. Ayman Abouraddy, CREOL de la Universidad de Florida Central - Grupo de dispositivos de fibra óptica multimaterial, presentarán los hallazgos de su grupo en Frontiers in Optics + Laser Science APS / DLS FIO + LS, celebrado del 17 al 21 de septiembre de 2017 en Washington, DC.
"Una cavidad es uno de los componentes fundamentales que tenemos en óptica, básicamente son dos espejos uno frente al otro", dijo Abouraddy. "Hemos estado viendo lo que sucedería si envío un haz de luz a través de talesuna cavidad con ganancia en el interior a medida que aumente gradualmente la cantidad de ganancia. Estamos estudiando qué sucede con la luz que se envía a través de una cavidad si la cavidad está activa ".
Al cambiar la cantidad de ganancia, la respuesta óptica de la cavidad a un láser incidente separado de una longitud de onda diferente también cambia. Este componente activo modifica de manera considerable la reflexión y la transmisión, dependiendo del nivel de ganancia activa de la cavidad.
"A medida que aumentamos la cantidad de ganancia, la cavidad durará por sí sola. Para nuestra investigación de hoy, estamos más interesados en lo que sucede con una señal que estoy enviando a través de esa cavidad", dijo Abouraddy.
Sin embargo, cuando la cavidad comienza a desprenderse, aparece un cambio fascinante e importante en el comportamiento. En ese punto, tanto la amplificación de reflexión como la de transmisión se superan, aunque la potencia de la señal de sondeo permanece linealmente relacionada con la salida. Esto tambiéndemuestra que el efecto no está cerca de la saturación.
"No se permite que la cavidad se amplifique más allá de un cierto límite después de golpear con láser", dijo Abouraddy. Este efecto, conocido como sujeción de ganancia, es parte integral del funcionamiento estable del láser. La respuesta similar a un incidente externoSin embargo, la luz, que se presta a un espejo perfecto verdaderamente transparente, no solo es novedosa sino que ofrece una nueva visión de la física fundamental.
La demostración experimental del equipo utilizó una cavidad de fibra óptica en la que separaron la luz de viaje hacia adelante y hacia atrás. Cuando investigaron de cerca la dinámica del flujo de energía direccional en la cavidad a medida que aumentaba esa ganancia, lo que encontraron se relacionaba con los principios físicos fundamentales.
Abouraddy explica que con una ganancia suficiente, a medida que la luz se dispara en la cavidad en ambas direcciones, un nulo en el flujo de energía donde las dos direcciones se cancelan gradualmente se arrastra más profundamente en la cavidad. El comportamiento de este nulo vincula el umbral fundamental de un láser a undemostración directa de los límites de causalidad.
"En el umbral de láser, ese valor nulo llega a la mitad de la cavidad. Resulta que aumenta aún más la ganancia, ese valor nulo se niega a avanzar y está clavado en el centro de la cavidad", dijo. "Es por eso que cuandoaumentamos la ganancia, no vemos más amplificación. Ahora, la belleza de todo esto es que está conectado con la causalidad. Si ese nulo se moviera más allá de la mitad de la cavidad, lo que sería una violaciónde causalidad. En este caso, uno obtendría una salida antes de enviar una entrada ".
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Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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