Los científicos de investigación de Jena han producido luz láser de banda ancha en el rango del infrarrojo medio con la ayuda de fibras ópticas llenas de líquido. El experimento produjo pruebas de una nueva dinámica de los solitones híbridos:ondas de luz estacionarias temporal y espectralmente que resultan de las características únicas del núcleo líquido.

Los investigadores bombearon una guía de ondas híbrida con un ultrarrápido, pulso láser intenso y produjo un espectro de luz muy amplio en el rango del infrarrojo cercano y medio (1.1 μm a 2.7 μm) no visible para el ojo humano. Debido a las características únicas del núcleo de fibra líquida, el pulso de luz se divide en solitones, una multitud de ondas de luz con diferentes longitudes de onda. Los solitones forman una fuente de luz supercontinua con posibles aplicaciones en imágenes médicas, tecnología de medición y espectroscopia. El equipo de científicos investigadores del Instituto Leibniz de Tecnología Fotónica (Leibniz IPHT) en Jena y colaboradores publicaron los resultados de su trabajo en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

El acoplado, El pulso de luz ultrarrápido se rompe en solitones debido a interacciones no lineales con la materia de la fibra óptica. En el caso de fibras de núcleo líquido, esto significa que la densidad óptica del líquido dentro del núcleo cambia significativamente con la intensidad de la luz incidente. Sin embargo, no muchos materiales muestran efectos ópticos no lineales mientras producen suficiente transmisión de luz en el rango espectral infrarrojo. Mario Chemnitz, científico de Leibniz IPHT y primer autor de la publicación, explica el efecto inusual de la siguiente manera:"El núcleo de la fibra está lleno de disulfuro de carbono, un compuesto químico líquido con un índice de refracción muy alto. Si acoplamos luz polarizada al núcleo, las moléculas de disulfuro de carbono se orientan a lo largo del campo electromagnético de la luz. Debido a esta orientación molecular, la densidad óptica, y por tanto la propagación de la luz en la fibra, depende de la intensidad de la luz láser ".

Efecto de memoria óptica

Una característica única del disulfuro de carbono es que las moléculas se orientan con un cierto retraso de tiempo. Si el pulso de luz láser incidente es mucho más corto que el tiempo que requieren las moléculas para orientarse en el campo óptico, los científicos de investigación pueden observar un especial, dinámica retardada de los solitones resultantes. Esto se predijo en 2010, pero fue solo ahora que los científicos pudieron proporcionar pruebas experimentales y una descripción teórica exacta de los procesos. Mario Chemnitz describe este fenómeno como un "efecto memoria" óptico del líquido. Esta característica única de los núcleos de fibra líquida reduce las fluctuaciones en el ancho de banda espectral de la fuente de luz supercontinua y hace que las fibras de núcleo líquido sean una alternativa más estable a las conocidas fuentes de luz de banda ancha basadas en fibras ópticas hechas de vidrios especiales.