Los eventos extremos ocurren en muchos contextos observables. La naturaleza es una fuente prolífica:olas de agua rebeldes que surgen por encima del oleaje, lluvias monzónicas, fuego fatuo, etc. De la ciencia climática a la óptica, Los físicos han clasificado las características de los eventos extremos, extendiendo la noción a sus respectivos dominios de experiencia. Por ejemplo, Los eventos extremos pueden tener lugar en los flujos de datos de telecomunicaciones. En las comunicaciones de fibra óptica donde puede ocurrir una gran cantidad de fluctuaciones espacio-temporales en sistemas transoceánicos, una oleada repentina es un evento extremo que debe ser reprimido, ya que potencialmente puede alterar los componentes asociados con la capa física o interrumpir la transmisión de mensajes privados.

Recientemente, Se han observado eventos extremos en láseres de cascada cuántica, según informaron investigadores de Télécom Paris (Francia) en colaboración con UCLA (EE. UU.) y TU Darmstad (Alemania). Los pulsos gigantes que caracterizan estos eventos extremos pueden contribuir al repentino, ráfagas agudas necesarias para la comunicación en sistemas neuromórficos inspirados por las poderosas habilidades computacionales del cerebro. Basado en un láser de cascada cuántica (QCL) que emite luz infrarroja media, los investigadores desarrollaron un sistema básico de neuronas ópticas que operaban 10, 000 veces más rápido que las neuronas biológicas. Su informe se publica en Fotónica avanzada .

Pulsos gigantes, sintonia FINA

Olivier Spitz, Becario de investigación de Télécom Paris y primer autor del artículo, señala que los pulsos gigantes en QCL se pueden activar con éxito agregando una "excitación de pulso hacia arriba, "un aumento breve de pequeña amplitud de la corriente de polarización. El autor principal Frédéric Grillot, Profesor en Télécom Paris y la Universidad de Nuevo México, explica que esta capacidad de activación es de suma importancia para aplicaciones como los sistemas ópticos similares a neuronas, que requieren la activación de ráfagas ópticas en respuesta a una perturbación.

El sistema de neuronas ópticas del equipo demuestra comportamientos como los observados en neuronas biológicas, como el umbral, picos fásicos, y picos tónicos. El ajuste fino de la modulación y la frecuencia permite controlar los intervalos de tiempo entre picos. Grillot explica, "El sistema neuromórfico requiere un fuerte, Estímulo de super-umbral para que el sistema dispare una respuesta de picos, mientras que los picos fásicos y tónicos corresponden a disparos de picos únicos o continuos después de la llegada de un estímulo ". Para replicar las diversas respuestas neuronales biológicas, También se requiere la interrupción de sucesiones regulares de ráfagas correspondientes a la actividad neuronal.

Láser de cascada cuántica

Grillot señala que los hallazgos informados por su equipo demuestran el potencial cada vez más superior de los láseres de cascada cuántica en comparación con los láseres de diodo estándar o VCSEL. para lo cual actualmente se requieren técnicas más complejas para lograr propiedades neuromórficas.

Demostrado experimentalmente por primera vez en 1994, Los láseres de cascada cuántica se desarrollaron originalmente para su uso bajo temperaturas criogénicas. Su desarrollo ha avanzado rápidamente, permitiendo su uso a temperaturas más cálidas, hasta temperatura ambiente. Debido a la gran cantidad de longitudes de onda que pueden alcanzar (de 3 a 300 micrones), Los QCL contribuyen a muchas aplicaciones industriales como la espectroscopia, contramedidas ópticas, y comunicaciones en el espacio libre.

Según Grillot, la física involucrada en los QCL es totalmente diferente a la de los láseres de diodo. "La ventaja de los láseres de cascada cuántica sobre los láseres de diodo proviene de las transiciones electrónicas de subpicosegundos entre los estados de la banda de conducción (subbandas) y una vida útil de la portadora mucho más corta que la vida útil del fotón, "dice Grillot. Él comenta que los QCL exhiben comportamientos de emisión de luz completamente diferentes bajo retroalimentación óptica, incluyendo pero no limitado a ocurrencias de pulso gigante, respuestas láser a la modulación, y dinámica de peine de frecuencia.