Desde la realización de la primera cavidad láser se han formulado innumerables preguntas para las cuales la luz láser ha proporcionado la respuesta. También se han planteado numerosas preguntas en un esfuerzo por mejorar nuestras capacidades para producir láseres con diversas especificaciones de rendimiento y longitudes de onda. Una pregunta que no se hizo hasta hace poco es:¿qué sucede si hace brillar un rayo láser a través de otra cavidad láser? Puede que no parezca una pregunta práctica para hacer experimentalmente, pero después de estudiar cómo la luz incidente externamente interactúa con una cavidad láser activa en detalle cuantitativo, la respuesta es ofrecer dispositivos con nuevos capacidades ópticas aparentemente paradójicas.

Ahora, Una mirada aún más cercana a estas capacidades ha proporcionado una ventana única a los comportamientos ópticos y físicos fundamentales. La colaboración que investiga estas interacciones de la cavidad láser, de la Facultad de Óptica y Fotónica de la Universidad de Florida Central (CREOL) y la Universidad de Yale, desarrolló un espejo unidireccional que reflejaba perfectamente, ofreciendo ventanas de observación verdaderamente ocultas; algo que los materiales pasivos solo pueden aproximarse.

Profundizando en el mecanismo de este comportamiento paradójico, ahora también han revelado aspectos fundamentales de lo que gobierna las respuestas ópticas y una visión directa del papel de la causalidad. Ayman Abouraddy, CREOL de la Universidad de Florida Central - Grupo de dispositivos de fibra óptica multimaterial, presentará los hallazgos de su grupo en Frontiers in Optics + Laser Science APS / DLS (FIO + LS), celebrada del 17 al 21 de septiembre de 2017 en Washington, CORRIENTE CONTINUA.

"Una cavidad es uno de los componentes fundamentales que tenemos en óptica:básicamente son dos espejos uno frente al otro, "Abouraddy dijo." Hemos estado viendo lo que sucedería si envío un rayo de luz a través de una cavidad con ganancia en el interior a medida que aumente gradualmente la cantidad de ganancia. Estamos estudiando qué le sucede a la luz que se envía a través de una cavidad si la cavidad está activa ".

Al cambiar la cantidad de ganancia, La respuesta óptica de la cavidad a un láser incidente separado (de una longitud de onda diferente) también cambia. Este componente activo cambia de forma medible la reflexión y la transmisión, dependiendo del nivel de ganancia activa de la cavidad.

"A medida que aumentamos la cantidad de ganancia, la cavidad se encenderá por sí sola. Para nuestra investigación de hoy, estamos más interesados ​​en lo que sucede con una señal que estoy enviando a través de esa cavidad, "Dijo Abouraddy.

Cuando la cavidad comienza a latir, sin embargo, Aparece un cambio fascinante e importante en el comportamiento. En ese punto, tanto la amplificación de la reflexión como la de la transmisión se superan, aunque la potencia de la señal de sondeo permanece relacionada linealmente con la salida. Esto también demuestra que el efecto no está cerca de la saturación.

"No se permite que la cavidad se amplifique más allá de un cierto límite después de presionar el láser, "dijo Abouraddy. Este efecto, conocido como sujeción de ganancia, es parte integral del funcionamiento estable del láser. La respuesta similar a la luz incidente externa, sin embargo, que se presta a un espejo perfecto verdaderamente transparente, no solo es novedoso, sino que ofrece una nueva visión de la física fundamental.

La demostración experimental del equipo utilizó una cavidad de fibra óptica en la que separaron la luz que viaja hacia adelante y hacia atrás. Cuando investigaron de cerca la dinámica del flujo de energía direccional en la cavidad a medida que aumentaba esa ganancia, lo que encontraron relacionado con los principios físicos fundamentales.

Abouraddy explica que con suficiente ganancia, como la luz hace viajes en la cavidad en ambas direcciones, un nulo en el flujo de energía donde las dos direcciones se cancelan gradualmente se desliza más profundamente en la cavidad. El comportamiento de este nulo vincula el umbral fundamental de un láser con una demostración directa de los límites de la causalidad.

"En el umbral del láser, ese nulo llega a la mitad de la cavidad. Resulta que aumenta aún más la ganancia, que nulo se niega a seguir adelante, y está clavado en el medio de la cavidad, ", dijo." Por eso, cuando aumentamos la ganancia, no vemos una mayor amplificación. Ahora bien, la belleza de todo esto es que resulta que está conectado con la causalidad. Si ese nulo se moviera más allá de la mitad de la cavidad, lo que sería una violación de la causalidad. En este caso, uno obtendría una salida antes de enviar una entrada ".