Científics de la UPV descobreixen una nova forma de controlar la direcció de propagació de la llum guiada
Científics de la UPV descobreixen una nova forma de controlar la direcció de propagació de la llum guiada. Es pot aplicar per a commutadors òptics.
Científics del Centre de Tecnologia Nanofotònica de la Universitat Politècnica de València, en col·laboració amb un grup d’investigació del King’s College London (el Regne Unit), han desenvolupat una nova forma de controlar la direcció de propagació de la llum guiada a un nivell sense precedents. Els resultats són “enormement prometedors” ja que obrin la porta a poder controlar de forma molt eficient, compacta i a alta velocitat la direcció de propagació de la llum en guies d’ona i fibres òptiques.
En un article publicat en la prestigiosa revista Science, els investigadors de la UPV Francisco José Rodríguez i Alejandro Martínez mostren com un moviment circular de càrregues proper a una superfície metàl·lica permet que la llum es propague sobre la superfície en una direcció determinada per la rotació de les càrregues. L’efecte és similar a un molí d’aigua situat sobre un riu: la direcció de l’aigua provoca que les aspes del molí giren en un cert sentit. Si el canal d’aigua no inclinació, el moviment de rotació del molí determina cap a quina direcció corre l’aigua. “El descobriment és realment sorprenent, atès que la direcció de propagació de la llum no s’havia controlat d’aquesta forma fins ara”, apunta Alejandro Martínez.
Segons Francisco José Rodríguez, “en aquest article presentem un concepte totalment nou i alhora sorprenentment senzill. De fet, és tan senzill que es pot aplicar a qualsevol sistema i tecnologia fotònica, com ara fibres òptiques o guies nanofotòniques, i no solament a ones guiades sobre plans metàl·lics”.
La nanofotònica s’ocupa de l’estudi de la llum i la interacció d’aquesta amb estructures extremadament minúscules, en el rang dels nanòmetres. En aquesta escala, les interaccions dels camps elèctrics creats per partícules carregades poden donar lloc a efectes nous. Com apunta Alejandro Martínez, “la intuïció ens diu que la llum s’ha de propagar de la mateixa manera en totes les direccions possibles, com quan es llança una pedra a un estany d’aigua i veiem ones en totes les direccions. El fet que fent rotar el dipol ens permet propagar en una direccó determinada és realment sorprenent”.
En aquest experiment, els investigadors van usar llum polaritzada circularment per a il·luminar una petita ranura en una superfície d’or i aconseguir que les càrregues en la ranura es mogueren en cercles, amb un sentit de rotació que depèn de l’spin de la llum que està incidint. Aquest moviment circular de càrregues és equivalent al molí d’aigua. “Si la ranura, de dimensions nanomètriques, es col·loca molt pròxima a una guia òptica o a una superfície metàl·lica, es produeix un fenomen d’interferència que fa que la llum es propague en una única direcció, com un molí d’aigua girant prop d’un canal mouria l’aigua en una sola direcció.
Sobre les aplicacions del descobriment, els investigadors expliquen que si la direcció de la polarització s’inverteix, la llum guiada es propaga en la direcció oposada, cosa que es podria usar per a construir commutadors òptics per a xarxes òptiques. “No obstant això en tractar-se d’un efecte tan fonamental, les possibles aplicacions són innombrables, passant des de commutadors ultraràpids en xarxes òptiques a sistemes d’imatge 3D o computació quàntica”, afegix Alejandro Martínez. ♦
