El desarrollo de la tecnología de fibra óptica ha sido indispensable para aumentar la velocidad a la que se transmite la información a grandes distancias al depender de la luz para transportar información en lugar de electricidad. En la actualidad, las señales de luz entrantes se convierten en señales eléctricas, después de lo cual se procesa la información que llevan. Las comunicaciones digitales y el intercambio de información serían aún más rápidos y energéticamente más eficientes si se pudiera utilizar la luz durante todo el proceso. pero aún se requieren avances adicionales significativos en circuitos ópticos integrados y computación basada en luz.
En años recientes, Los científicos han estado trabajando en formas de desarrollar y utilizar circuitos ópticos no recíprocos, que manipulan las ondas de luz para permitirles viajar solo en una dirección, para resolver estos desafíos y mejorar la capacidad de procesar grandes cantidades de información. Se pueden utilizar circuitos ópticos no recíprocos, por ejemplo, para evitar reflejos no deseados que interfieren con la transmisión de datos y pueden desestabilizar las fuentes de luz en el chip. En un nuevo artículo publicado en la revista Optica , la revista insignia de la Optical Society, Los investigadores del Advanced Science Research Center (ASRC) del Graduate Center de la City University of New York (CUNY) establecen un marco teórico riguroso que aclara los principios fundamentales que rigen los circuitos resonantes no recíprocos y resuelve algunas cuestiones pendientes sobre sus potenciales y limitaciones.
La ciencia del estudio de los circuitos ópticos no recíprocos se encuentra todavía en muchos aspectos en su infancia, y ha surgido una confusión significativa en la literatura científica con respecto a lo que es posible o no posible en sistemas que rompen la reciprocidad y permiten la propagación unidireccional de la luz. Artículos recientes han argumentado que los circuitos ópticos resonantes no recíprocos pueden almacenar indefinidamente ondas de luz multifrecuencia sin pérdida de integridad. permitiendo que los dispositivos procesen datos de forma mucho más eficaz. Pero la nueva investigación de los científicos de ASRC muestra que los circuitos no recíprocos no brindan ninguna ventaja en comparación con los sistemas convencionales para superar el compromiso común entre el retardo de tiempo que se puede impartir en una señal entrante y su ancho de banda de frecuencia. un desafío central en los sistemas informáticos ópticos modernos. Su teoría aclara los principios subyacentes que gobiernan cómo la luz interactúa con dispositivos no recíprocos, establecer los límites últimos en su desempeño, y las oportunidades que pueden brindar de manera realista para mejorar su interacción con las señales entrantes.
"Nos intrigaron las afirmaciones recientes sobre dispositivos no recíprocos que parecían demasiado buenas para ser verdad, "dijo Sander Mann, primer autor del nuevo artículo y becario postdoctoral del Graduate Center que trabaja en el laboratorio de Andrea Alù, director de la Iniciativa Fotónica de la ASRC y profesor de física en The Graduate Center. "Nuestra teoría aclara los principios fundamentales que gobiernan la propagación de la luz en dispositivos resonantes no recíprocos, y muestra oportunidades realistas para utilizarlos de manera que mejoren la transmisión de señales ópticas, almacenamiento, procesamiento e informática ".
Además de proporcionar rigurosos, límites estructurales sobre las posibilidades de los dispositivos no recíprocos, la teoría desarrollada por los investigadores de la ASRC apunta a varias propiedades interesantes de los circuitos no recíprocos que pueden resultar beneficiosas en el transporte de señales luminosas, y, en última instancia, mejorar la velocidad y la eficiencia en el procesamiento de datos.
"Nuestro grupo ha estado trabajando en la propagación de luz no recíproca durante algunos años, y hemos descubierto muchas oportunidades que ofrecen estos dispositivos unidireccionales, "dijo Alù." Si bien se establece el fenómeno del transporte unidireccional de la luz, los principios que lo rigen son bastante contrarios a la intuición y conducen fácilmente a la confusión. Nuestra teoría recientemente desarrollada aclara las oportunidades y los límites del uso de dispositivos no recíprocos para ralentizar la luz, y ahora estamos buscando formas de operar cerca de los límites recién derivados para mejorar al máximo la interacción de la luz con dispositivos a nanoescala y no linealidades ".
