Un equipo de investigadores de la Universidad de St Andrews ha logrado un gran avance en la medición de láseres que podría revolucionar el futuro de las comunicaciones por fibra óptica.

La nueva investigación, publicado en Letras de óptica (Miércoles 6 de marzo), revela que el equipo de científicos ha desarrollado un dispositivo altamente sensible y de bajo costo capaz de medir la longitud de onda de la luz con una precisión sin precedentes.

El desarrollo del medidor de ondas impulsará la tecnología de detección óptica y cuántica, mejorar el rendimiento de los sensores de próxima generación y la capacidad de transporte de información de las redes de comunicaciones de fibra óptica.

Dirigido por el profesor Kishan Dholakia de la Escuela de Física y Astronomía, el equipo pasó luz láser a través de un tramo corto de fibra óptica, el ancho de un cabello humano, que mezcla la luz en un patrón granulado conocido como "moteado".

Este patrón se conoce mejor como la "nieve" borrosa que se ve en televisores analógicos defectuosos. Normalmente, los científicos e ingenieros trabajan duro para eliminar o minimizar su efecto. Sin embargo, la forma del patrón de motas cambia con la longitud de onda (o color) del láser y se puede registrar en una cámara digital.

Se puede pensar en la luz como una onda. El ciclo de repetición de la ola, la longitud de onda, es fundamental para todos los estudios que utilizan luz. El equipo utilizó este enfoque para medir la longitud de onda con la precisión de un attómetro. Esto es alrededor de una milésima parte del tamaño de un electrón individual y 100 veces más preciso de lo que se demostró anteriormente. Para el contexto, la medición de cambios tan pequeños en la longitud de onda del láser equivale a medir la longitud de un campo de fútbol con una precisión equivalente al tamaño de un átomo.

Los medidores de onda se utilizan en muchas áreas de la ciencia para identificar la longitud de onda de la luz. Todos los átomos y moléculas absorben luz a longitudes de onda láser muy precisas, por lo que la capacidad de identificar y manipular la longitud de onda a alta resolución es importante en diversos campos que van desde el enfriamiento de átomos individuales hasta temperaturas más frías que las profundidades del espacio exterior, a la identificación de muestras biológicas y químicas. La capacidad de distinguir entre diferentes longitudes de onda de luz también permite que se envíe más información a través de redes de comunicaciones de fibra óptica mediante la codificación de diferentes canales de datos con diferentes longitudes de onda.

Los medidores de onda convencionales analizan los cambios en la longitud de onda utilizando componentes ópticos de alta precisión. Los instrumentos más baratos utilizados en la mayoría de las investigaciones diarias cuestan decenas de miles de libras. A diferencia de, el medidor de ondas de St Andrews consta de solo una longitud de 20 cm de fibra óptica y una cámara. En el futuro, es posible que se haga aún más pequeño.

El Dr. Kishan Dholakia explicó:"El principio del medidor de ondas se puede demostrar fácilmente en casa. Si ilumina un puntero láser sobre una superficie rugosa como una pared pintada, oa través de un material semitransparente como una cinta adhesiva esmerilada, el láser se codifica en el patrón de motas granulosas. Si mueve el láser, o cambiar alguna de sus propiedades, el patrón exacto que ve cambiará drásticamente. Es esta sensibilidad al cambio lo que hace que el moteado sea una buena opción para medir la longitud de onda ".

Dr. Graham Bruce, también de la Escuela de Física y Astronomía y autor principal del artículo, dijo:"Hay una gran inversión tanto en el Reino Unido como en todo el mundo en la actualidad en el desarrollo de una nueva generación de tecnologías ópticas y cuánticas, que prometen revolucionar la forma en que medimos el mundo que nos rodea, las formas en que nos comunicamos y la forma en que protegemos nuestra información digital. Los láseres y la forma en que medimos y controlamos sus propiedades son fundamentales para este desarrollo, y creemos que nuestro enfoque para medir la longitud de onda tendrá un papel importante que desempeñar ".

En el futuro, el equipo espera demostrar el uso de aplicaciones de tecnología cuántica en el espacio y en la Tierra, así como para medir la dispersión de la luz para estudios biomédicos en un nuevo, forma económica.