Física

Eficaz conversion de rayos infrarrojos a luz visible


(NC&T) Aunque la luz infrarroja es invisible para los ojos humanos, resulta esencial para las telecomunicaciones modernas, fluyendo a través de millones de kilómetros de fibra óptica. La tecnología para producir, amplificar y manipular la luz del infrarrojo cercano está bien desarrollada y tiene un alcance fácil.

Ahora, Kerry Vahala y Tal Carmon han enlazado esa madura tecnología con el espectro visible. Su trabajo es una investigación básica que puede llevar a dar nuevos usos a una tecnología ya establecida.

En sus experimentos, la generación de luz visible continua a partir del infrarrojo ha llegado como una agradable sorpresa. Normalmente los investigadores en la óptica infrarroja no pueden ver directamente sus resultados. Esta vez, basta apagar las luces del laboratorio para poder ver directamente la tenue pero perceptible luz visible generada a partir de la infrarroja.

Con altas intensidades, la luz entra en el régimen de la óptica no lineal: los fotones se vuelven mucho más propensos a chocar y reensamblarse en otros fotones. La óptica no lineal normalmente requiere de breves intensidades del orden de los megavatios, pero los investigadores del Caltech emplean una estrategia diferente. Ellos logran su "congestión" óptica a partir de un flujo mucho más pequeño, desviando el "tráfico" hacia una diminuta "rotonda" sin salida.

Su círculo de tráfico es una diminuta rosquilla de vidrio, un microrresonador más pequeño que el grosor de un cabello humano. Aquí se acumula la energía de modo que un mísero milivatio de luz infrarroja que fluya fuera del dispositivo es capaz de mantener un flujo interior de 300 vatios, una amplificación de 300.000. Aunque la luz infrarroja se queda esencialmente atrapada dentro, la energía todavía puede escapar como luz visible cuando tres fotones infrarrojos se combinan en uno solo del triple de la frecuencia.

Este dispositivo tiene varias características importantes. Primero, triplica la frecuencia de la luz. Y segundo, funciona en una amplia gama de frecuencias. Esto significa el acceso pleno a todo el espectro visible y probablemente al ultravioleta. Hoy en día no hay forma de generar luz ultravioleta en un chip. La luz ultravioleta sintonizable es muy interesante. Las fuentes coherentes de luz ultravioleta tienen aplicaciones en sensores y también en el almacenamiento de datos donde, por ejemplo, la longitud de onda determina el tamaño físico que el bit de información ocupa en un disco compacto.

El microrresonador forma parte de un prometedor enfoque de diseño para los dispositivos ópticos de un solo chip que utilicen la plataforma compatible con la electrónica de los chips ordinarios. La óptica y la electrónica integradas en el mismo chip hacen útil al dispositivo para el diseño de "laboratorios en un chip", mientras que la posibilidad de utilizar técnicas ya establecidas posibilita la producción a gran escala y bajo costo.


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