Científicos logran controlar un flujo luminoso con un transistor totalmente óptico
El modo en que se propaga la luz es un tema que pone a prueba la mente de muchos científicos. Investigadores alemanes y suizos han logrado arrojar algo de luz sobre el problema al hallar el modo conmutar luz de forma totalmente óptica en un chip. Con este trabajo, publicado en la revista Science, han demostrado una forma de transparencia inducida habilitada por el acoplamiento de radiación-presión de dos modos: óptico y mecánico. Su trabajo, con el apoyo de una «subvención de inicio» (Starting Grant) y una beca de excelencia Marie Curie del Consejo Europeo de Investigación (CEI), podría dar lugar a numerosas aplicaciones en tecnologías de las telecomunicaciones y la información cuántica. Los investigadores, del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica (MPQ) de Alemania y la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) de Suiza, afirmaron que la transparencia inducida de forma optomecánica se podría utilizar para decelerar y almacenar impulsos luminosos en un chip mediante matrices optomecánicas microfabricadas. Bajo la dirección del profesor Tobías J. Kippenberg, del EPFL, el equipo encontró que la interacción de la luz (fotones) con las vibraciones mecánicas (fonones) ayuda a controlar directamente la transmisión de un haz a través de un microrresonador óptico basado en un chip, utilizando un segundo haz de luz más robusto. Los estudios anteriores sólo habían logrado que la luz láser interactuase con vapores atómicos mediante «transparencia inducida electromagnéticamente» (EIT), lo cual permitiría controlar el modo en que se propaga la luz. A pesar de haber obtenido algunos resultados interesantes, los científicos consideraban que la EIT tenía varias limitaciones, entre ellas que se encontraba limitada a la luz de longitudes de onda que coincidiesen con las resonancias naturales de los átomos. Para el estudio, el equipo germano-suizo basó su principio en el acoplamiento optomecánico de fotones a oscilaciones mecánicas en el interior de un microrresonador óptico. Se usaron métodos básicos de nanofabricación para crear dispositivos optomecánicos con la capacidad de atrapar luz en órbitas y, simultáneamente, actuar como osciladores mecánicos. Cuando la luz se acopla con el resonador, da como resultado una presión de radiación, que se produce cuando los fonones ejercen alguna fuerza. A pesar de haber utilizado esta fuerza durante años para atrapar y enfriar átomos, no se empezó a valorar su potencial para controlar las vibraciones a escala micrométrica y nanométrica hace tan solo cinco años. Esto ha dado lugar a la aparición de la optomecánica de cavidades, un campo de investigación centrado en la unificación de la fotónica y la micromecánica y nanomecánica. El equipo investigador ha observado que la fuerza debida a la presión de radiación se ve reforzada dentro de un microrresonador óptico y puede deformar la cavidad, acoplando, en efecto, la luz con las vibraciones mecánicas. Al resonador se puede acoplar también otro láser «de control». Los investigadores han descubierto que la aplicación de dos láseres da lugar a la vibración del oscilador mecánico y, a la vez, impide que la luz de la señal entre en el resonador por un efecto de interferencia optomecánica. Esto da lugar a una ventana de transparencia para el haz de señal. El Dr. Schliesser, del EPFL y MPQ, afirmó que «Sabíamos que este efecto existía desde hace más de dos años». Stefan Weis, que también pertenece a ambas instituciones y es uno de los autores principales del artículo, añadió: «En cuanto supimos a dónde mirar, allí estaba.» El efecto de transparencia inducida optomecánicamente, denominado «OMIT» (optomechanically induced transparency) por los científicos, ofrece al mundo de la investigación funcionalidades nuevas y mejoradas en el campo de la fotónica. Según el equipo investigador, los adelantos futuros basados en OMIT podrían ayudar a convertir una fuente de fotones en excitaciones mecánicas (fonones), realizar búferes ópticos que permitan ampliar el almacenamiento óptico de datos; y ser beneficiosos para los sistemas híbridos cuánticos.
Países
Suiza, Alemania