Los investigadores e ingenieros han buscado durante mucho tiempo formas de ocultar objetos manipulando cómo la luz interactúa con ellos. Un nuevo estudio ofrece la primera demostración del camuflaje de invisibilidad basado en la manipulación de la frecuencia (color) de las ondas de luz a medida que atraviesan un objeto. un enfoque fundamentalmente nuevo que supera las deficiencias críticas de las tecnologías de encubrimiento existentes.

El enfoque podría aplicarse para proteger los datos transmitidos a través de líneas de fibra óptica y también ayudar a mejorar las tecnologías de detección, telecomunicaciones y procesamiento de información, dicen los investigadores. El concepto, teóricamente, podría extenderse para hacer invisibles los objetos tridimensionales desde todas las direcciones; un paso significativo en el desarrollo de tecnologías prácticas de encubrimiento de invisibilidad.

La mayoría de los dispositivos de camuflaje actuales pueden ocultar completamente el objeto de interés solo cuando el objeto está iluminado con un solo color de luz. Sin embargo, la luz del sol y la mayoría de las otras fuentes de luz son de banda ancha, lo que significa que contienen muchos colores. El nuevo dispositivo, llamada capa de invisibilidad espectral, está diseñado para ocultar completamente objetos arbitrarios bajo iluminación de banda ancha.

La capa espectral opera transfiriendo selectivamente energía de ciertos colores de la onda de luz a otros colores. Una vez que la onda ha atravesado el objeto, el dispositivo restaura la luz a su estado original. Los investigadores demuestran el nuevo enfoque en Optica , Revista de la Optical Society para investigaciones de alto impacto.

"Nuestro trabajo representa un gran avance en la búsqueda del camuflaje de invisibilidad, "dijo José Azaña, Instituto Nacional de Investigaciones Científicas (INRS), Montreal, Canadá. "Hemos hecho que un objeto objetivo sea completamente invisible para la observación bajo una iluminación de banda ancha realista al propagar la onda de iluminación a través del objeto sin distorsión detectable, exactamente como si el objeto y la capa no estuvieran presentes ".

Superar obstáculos anteriores

Al ver un objeto, lo que realmente está viendo es la forma en que el objeto modifica la energía de las ondas de luz que interactúan con él. La mayoría de las soluciones para el camuflaje de invisibilidad implican alterar los caminos que sigue la luz para que las ondas se propaguen alrededor, en lugar de a través, un objeto. Otros enfoques, llamado "encubrimiento temporal, "alterar la velocidad de propagación de la luz de modo que el objeto quede oculto temporalmente a medida que atraviesa el haz de luz durante un período de tiempo prescrito".

En cualquier enfoque, los diferentes colores de una onda de luz entrante deben seguir diferentes caminos a medida que viajan a través del dispositivo de camuflaje, por lo tanto, tardan diferentes cantidades de tiempo en llegar a su destino. Esta alteración del perfil temporal de la onda puede hacer evidente a los observadores que algo no es como debería ser.

"Las soluciones de camuflaje convencionales se basan en alterar la trayectoria de propagación de la iluminación alrededor del objeto que se va a ocultar; de esta manera, diferentes colores toman diferentes cantidades de tiempo para atravesar la capa, resultando en una distorsión fácilmente detectable que delata la presencia de la capa, "dijo Luis Romero Cortés, Instituto Nacional de Investigaciones Científicas (INRS). "Nuestra solución propuesta evita este problema al permitir que la onda se propague a través del objeto objetivo, en lugar de a su alrededor, sin dejar de evitar cualquier interacción entre la onda y el objeto ".

Reorganizar colores

Azaña y su equipo lograron esto desarrollando un método para reorganizar diferentes colores de luz de banda ancha para que la onda de luz se propague a través del objeto sin realmente "verlo". Para hacer esto, el dispositivo de camuflaje primero cambia los colores hacia regiones del espectro que no se verán afectadas por la propagación a través del objeto. Por ejemplo, si el objeto refleja luz verde, luego, la luz en la parte verde del espectro podría cambiarse a azul para que no haya luz verde para que se refleje. Luego, una vez que la ola ha despejado el objeto, el dispositivo de camuflaje invierte el cambio, reconstruyendo la ola en su estado original.

El equipo demostró su enfoque ocultando un filtro óptico, que es un dispositivo que absorbe la luz en un conjunto de colores prescrito mientras permite que pasen otros colores de luz, que iluminaron con un pulso corto de luz láser.

El dispositivo de camuflaje se construyó a partir de dos pares de dos componentes electroópticos disponibles comercialmente. El primer componente es una fibra óptica dispersiva, lo que obliga a los diferentes colores de una onda de banda ancha a viajar a diferentes velocidades. El segundo es un modulador de fase temporal, que modifica la frecuencia óptica de la luz dependiendo de cuándo pasa la onda a través del dispositivo. Un par de estos componentes se colocó frente al filtro óptico mientras que el otro par se colocó detrás de él.

El experimento confirmó que el dispositivo fue capaz de transformar las ondas de luz en el rango de frecuencias que habrían sido absorbidas por el filtro óptico. luego invierta completamente el proceso cuando la onda de luz salió del filtro en el otro lado, haciendo que parezca que el pulso láser se ha propagado a través de un medio no absorbente.

Poner el camuflaje en uso

Si bien el nuevo diseño necesitaría un mayor desarrollo antes de que pudiera traducirse al estilo de Harry Potter, capa de invisibilidad usable, El dispositivo de encubrimiento espectral demostrado podría ser útil para una variedad de objetivos de seguridad. Por ejemplo, Los sistemas de telecomunicaciones actuales utilizan ondas de banda ancha como señales de datos para transferir y procesar información. El encubrimiento espectral podría usarse para determinar selectivamente qué operaciones se aplican a una onda de luz y cuáles se "hacen invisibles" para ella durante ciertos períodos de tiempo. Esto podría evitar que un fisgón recopile información al sondear una red de fibra óptica con luz de banda ancha.

El concepto general de reversible, La redistribución de energía espectral definida por el usuario también podría encontrar aplicaciones más allá del encubrimiento de invisibilidad. Por ejemplo, la eliminación selectiva y posterior reinstalación de colores en las ondas de banda ancha que se utilizan como señales de datos de telecomunicaciones podría permitir que se transmitan más datos a través de un enlace determinado, ayudando a aliviar los atascos a medida que la demanda de datos sigue creciendo. O, la técnica podría utilizarse para minimizar algunos problemas clave en los enlaces de telecomunicaciones de banda ancha actuales, por ejemplo, reorganizando el espectro de energía de la señal para hacerlo menos vulnerable a la dispersión, fenómenos no lineales y otros efectos no deseados que deterioran las señales de datos.

Si bien los investigadores demostraron un encubrimiento espectral cuando el objeto estaba iluminado desde una sola dirección espacial, Azaña dijo que debería ser posible extender el concepto para hacer que un objeto sea invisible bajo iluminación desde todas las direcciones. El equipo planea continuar su investigación hacia este objetivo. Mientras tanto, el equipo también está trabajando para promover aplicaciones prácticas para el encubrimiento espectral unidireccional en sistemas de ondas unidimensionales, como para aplicaciones basadas en fibra óptica.