Desde biosensores y espectrómetros compactos hasta dispositivos invisibles y computadoras cuánticas, Las aplicaciones relacionadas con la fotónica integrada son cada vez más buscadas. Como en las fibras ópticas, La luz de guía en los circuitos fotónicos integrados se logra mediante un aumento local del índice de refracción (RI) del material. La escritura láser ultrarrápida es la única tecnología que permite la modificación de RI tridimensional en materiales transparentes, de ahí la fabricación directa de dispositivos fotónicos 3-D. Tras la primera escritura láser de canales fotónicos en vidrio a finales de los 90, Se creía que la tecnología se convertiría rápidamente en la herramienta preferida para la fabricación de fotónica integrada. Sin embargo, a pesar de numerosos esfuerzos, la magnitud del cambio de RI inducido por láser sigue siendo limitada, evitando la fabricación de dispositivos compactos con canales ópticos flexibles que requieren altos cambios de RI.

En un nuevo artículo publicado en Luz:ciencia y aplicaciones , Dr. Jerome Lapointe del Centro de Óptica, Fotónica y Láseres (COPL), Universidad Laval, Canadá y sus colegas descubrieron un fenómeno físico relacionado con la resonancia electrónica de los materiales procesados ​​con láser que aborda el problema del cambio de RI. Usando el nuevo concepto, los científicos demostraron canales fotónicos con radios de curvatura del tamaño de una micra, que no se logró en tres dimensiones antes. La nueva tecnología tiene el potencial de miniaturizar significativamente los circuitos fotónicos 3-D, permitiendo una integración más densa de aplicaciones fotónicas en un mismo chip o aumentando la capacidad de la computadora cuántica óptica, por ejemplo. Estos científicos explican su descubrimiento:

"Hemos descubierto que los pulsos de láser de femtosegundos pueden modificar local y permanentemente la resonancia electrónica de un material. Por definición matemática, el RI depende exponencialmente de la resonancia electrónica del material en función de las frecuencias de luz (o colores). Luego demostramos que los circuitos fotónicos podrían aprovechar este fenómeno en una región transparente del material. En esta región, el cambio en RI (que es la base de los circuitos fotónicos) puede alcanzar un valor positivo muy grande, que permite el guiado de la luz en circuitos fotónicos miniaturizados ".

"Los científicos europeos fabricaron recientemente componentes de computadoras cuánticas utilizando escritura láser. Los dispositivos cuánticos tienen de 5 a 10 centímetros de largo. Nuestro descubrimiento sugiere que los mismos dispositivos cuánticos podrían ser 10 veces más pequeños. Esto es muy prometedor, ya que la capacidad de computación de cualquier computadora es directa proporcional a la cantidad de componentes en un chip, ", agregaron.

Asombrosamente, los científicos observaron que los circuitos son invisibles cuando la luz roja los atraviesa. Descubrieron que los circuitos se vuelven invisibles para ciertos colores según el material y las condiciones de escritura láser. Los científicos explican el fenómeno utilizando la misma teoría que implica la variación de resonancia electrónica. Este nuevo concepto allana el camino a las aplicaciones fotónicas invisibles, que podría colocarse en las pantallas de los teléfonos, parabrisas de coche, y exhibidores industriales.

"Descubrimos que el cambio de RI positivo inducido por la variación de la resonancia electrónica puede compensar exactamente el cambio de RI negativo inducido por una expansión estructural (ambos causados ​​por la escritura láser), resultando en un cambio de RI cero para ciertos colores. Hasta donde sabemos, este es un nuevo concepto de fabricación directa de estructuras invisibles. La combinación beneficiosa de un alto cambio de RI para las frecuencias operativas y la invisibilidad de las frecuencias del arco iris puede ayudar a habilitar varias aplicaciones invisibles en las pantallas de los teléfonos. por ejemplo, "pronostican los científicos.