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– En un avance prometedor para el futuro de las comunicaciones, los investigadores de EPFL han desarrollado una tecnología que puede amplificar la luz en las últimas fibras ópticas de núcleo hueco.
Cortesía EPFL de Valérie Geneux: “La idea había estado rondando mi cabeza durante unos 15 años, pero nunca tuve el tiempo ni los recursos para hacer nada al respecto”. Pero ahora Luc Thévenaz, el director del Grupo de Fibra Óptica en la Escuela de Ingeniería de EPFL, finalmente lo ha hecho posible: su laboratorio ha desarrollado una tecnología para amplificar la luz usando el aire, dentro de las últimas fibras ópticas de núcleo hueco.
Cuadrando el círculo
Las fibras ópticas actuales suelen tener un núcleo de vidrio sólido, por lo que no hay aire en el interior. La luz puede viajar a lo largo de las fibras pero pierde la mitad de su intensidad después de 15 kilómetros. Sigue debilitándose hasta que apenas se puede detectar a 300 kilómetros. Entonces, para mantener la luz en movimiento, debe amplificarse a intervalos regulares.
El enfoque de Thévenaz se basa en nuevas fibras ópticas de núcleo hueco que se rellenan con aire o gas. “El aire significa que hay menos atenuación, por lo que la luz puede viajar a una distancia más larga. Eso es una ventaja real ”, dice el profesor. Pero en una sustancia delgada como el aire, la luz es más difícil de amplificar. “Ese es el meollo del problema: la luz viaja más rápido cuando hay menos resistencia, pero al mismo tiempo es más difícil actuar. Afortunadamente, nuestro descubrimiento ha cuadrado ese círculo “.
De infrarrojos a ultravioleta
Entonces, ¿qué hicieron los investigadores? “Simplemente agregamos presión al aire en la fibra para darnos cierta resistencia controlada”, explica Fan Yang, estudiante postdoctoral. “Funciona de manera similar a las pinzas ópticas: las moléculas de aire se comprimen y se forman en grupos regularmente espaciados. Esto crea una onda de sonido que aumenta en amplitud y difracta efectivamente la luz de una fuente poderosa hacia el haz debilitado para que se amplifique hasta 100.000 veces “. Por tanto, su técnica hace que la luz sea considerablemente más potente. “Nuestra tecnología se puede aplicar a cualquier tipo de luz, desde infrarrojos a ultravioleta y a cualquier gas”, explica. Sus hallazgos acaban de publicarse en Nature Photonics.
Un termómetro extremadamente preciso
En el futuro, la tecnología podría servir para otros propósitos además de la amplificación de luz. Las fibras ópticas de núcleo hueco o de gas comprimido podrían usarse, por ejemplo, para fabricar termómetros extremadamente precisos. “Podremos medir la distribución de temperatura en cualquier punto de la fibra. Entonces, si un incendio comienza a lo largo de un túnel, sabremos exactamente dónde comenzó en función del aumento de temperatura en un punto dado ”, dice Flavien Gyger, estudiante de doctorado. La tecnología también podría usarse para crear una memoria óptica temporal al detener la luz en la fibra durante un microsegundo, que es diez veces más de lo que es posible actualmente.
Fondos: Fundación Nacional Suiza con los números de acuerdo de subvención 178895 y 159897.
Referencias: Fan Yang, Flavien Gyger y Luc Thévenaz, “Intense Brillouin amplification in gas using hollow-core waveguides”, Nature Photonics, publicación temprana en línea, 2020. Doi: 10.1038 / s41566-020-0676-z
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