Hace cinco años, el erudito postdoctoral de Stanford Momchil Minkov encontró un rompecabezas que estaba impaciente por resolver. En el corazón de su campo de óptica no lineal hay dispositivos que cambian la luz de un color a otro, un proceso importante para muchas tecnologías dentro de las telecomunicaciones, informática y equipos y ciencia basados en láser. Pero Minkov quería un dispositivo que también atrapara ambos colores de luz, una hazaña compleja que podría mejorar enormemente la eficiencia de este proceso de cambio de luz, y quería que fuera microscópico.
"Primero estuve expuesto a este problema por Dario Gerace de la Universidad de Pavía en Italia, mientras estaba haciendo mi doctorado en Suiza. Entonces intenté trabajar en ello, pero es muy difícil", dijo Minkov. "Ha sidoen el fondo de mi mente desde entonces. De vez en cuando, se lo mencionaba a alguien en mi campo y decía que era casi imposible ".
Para demostrar que lo casi imposible aún era posible, Minkov y Shanhui Fan, profesor de ingeniería eléctrica en Stanford, desarrollaron pautas para crear una estructura de cristal con una forma no convencional de dos partes. Los detalles de su solución se publicaron en agosto.6 pulgadas óptica , con Gerace como coautor. Ahora, el equipo está comenzando a construir su estructura teorizada para pruebas experimentales.
Una receta para limitar la luz
Cualquiera que se haya encontrado con un puntero láser verde ha visto una óptica no lineal en acción. Dentro de ese puntero láser, una estructura de cristal convierte la luz láser de infrarrojo a verde. La luz láser verde es más fácil de ver para las personas, pero los componentes hacen láseres solo verdesson menos comunes. Esta investigación tiene como objetivo promulgar una conversión de reducción a la mitad de longitud de onda similar, pero en un espacio mucho más pequeño, lo que podría conducir a una gran mejora en la eficiencia energética debido a las complejas interacciones entre los haces de luz.
El objetivo del equipo era forzar la coexistencia de los dos rayos láser utilizando una cavidad de cristal fotónico, que puede enfocar la luz en un volumen microscópico. Sin embargo, las cavidades de cristal fotónico existentes generalmente solo confinan una longitud de onda de luz y sus estructuras están altamente personalizadas paraacomodar esa longitud de onda.
Entonces, en lugar de hacer una estructura uniforme para hacerlo todo, estos investigadores idearon una estructura que combina dos formas diferentes de confinar la luz, una para mantener la luz infrarroja y otra para mantener el verde, todo aún contenido dentro de un pequeño cristal.
"Tener diferentes métodos para contener cada luz resultó ser más fácil que usar un mecanismo para ambas frecuencias y, en cierto sentido, es completamente diferente de lo que las personas pensaban que tenían que hacer para lograr esta hazaña", dijo Fan.
Después de resolver los detalles de su estructura de dos partes, los investigadores produjeron una lista de cuatro condiciones, que deberían guiar a sus colegas en la construcción de una cavidad de cristal fotónico capaz de contener dos longitudes de onda de luz muy diferentes. Su resultado se parece más a una recetaque un esquema porque las estructuras de manipulación de la luz son útiles para tantas tareas y tecnologías que los diseños para ellas tienen que ser flexibles.
"Tenemos una receta general que dice: 'Dime cuál es tu material y te diré las reglas que debes seguir para obtener una cavidad de cristal fotónico que es bastante pequeña y confina la luz en ambas frecuencias'", dijo Minkov.
Computadoras y curiosidad
Si los canales de telecomunicaciones fueran una autopista, cambiar entre diferentes longitudes de onda de luz equivaldría a un cambio rápido de carril para evitar una desaceleración, y una estructura que contiene múltiples canales significa un giro más rápido. La óptica no lineal también es importante para las computadoras cuánticas porque los cálculos enEstas computadoras se basan en la creación de partículas enredadas, que pueden formarse a través del proceso opuesto que ocurre en el cristal del laboratorio Fan, creando partículas rojas de luz gemelas a partir de una partícula de luz verde.
Visualizar posibles aplicaciones de su trabajo ayuda a estos investigadores a elegir lo que estudiarán. Pero también están motivados por su deseo de un buen desafío y la intrincada extrañeza de su ciencia.
"Básicamente, trabajamos con una estructura de losa con agujeros y al organizar estos agujeros, podemos controlar y mantener la luz", dijo Fan. "Movimos y redimensionamos estos pequeños agujeros por billonésimas de metro y eso marca la diferencia entre el éxitoy el fracaso. Es muy extraño e infinitamente fascinante "
Estos investigadores pronto se enfrentarán con estas complejidades en el laboratorio, ya que están comenzando a construir su cavidad de cristal fotónico para pruebas experimentales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Stanford . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :