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    Atrapando la luz con desorden

    Crédito:CC0 Public Domain

    Como un juego de pinball en manos de un buen jugador, una colección de obstáculos colocados al azar puede ser suficiente para atrapar la luz sin la necesidad de una cavidad óptica. Añadiendo amplificación, sin costo, se puede obtener un láser sin espejo, a menudo denominado "láser aleatorio".

    Utilizando este concepto, los investigadores de la Universidad Bar-Ilan en Israel han demostrado la localización inducida por el trastorno, un fenómeno ondulatorio bastante difícil de observar, pero también una de las manifestaciones más sorprendentes y desconcertantes de interferencia de ondas predicha por el premio Nobel P.W. Anderson para electrones y, más tarde, generalizado a ondas de luz. Este fenómeno fue dilucidado recientemente en la revista Optica .

    "Nos dimos cuenta de que un láser aleatorio tiene muchos grados de libertad que no están disponibles en los láseres de cavidad convencionales. Según este descubrimiento, Demostramos que la emisión láser se puede controlar simplemente dando forma al perfil de la bomba que proporciona la ganancia dentro del medio de dispersión. "dice el profesor Patrick Sebbah, del Departamento de Física y del Instituto de Nanotecnología y Materiales Avanzados de la Universidad Bar-Ilan, quien dirigió la investigación. "Esto se hace ópticamente con total flexibilidad. Contrasta con el desafío técnico de realinear la cavidad de un espejo en un láser convencional, "agrega Sebbah, cuyos colaboradores de investigación incluyeron a la Prof. Mélanie Lebental, de Francia, y estudiantes de su grupo de Óptica Mesoscópica en Bar-Ilan.

    Debido a que este débil fenómeno se amplifica en un "microláser de plástico", es posible observar directamente la luz láser acumulada en una región de dispersión confinada, cada modo confinado corresponde a una emisión de color / longitud de onda diferente. Todos estos colores / modos se combinan y los modos localizados interactúan, cada uno tratando de aprovechar para ganar para sí mismo a expensas de los demás.

    Para observar estos modos de láser localizados individualmente, Sebbah y sus colegas propusieron un método, basado en un artículo de 2014 en Física de la naturaleza , para desenredar los modos de interacción y suprimir la competencia mutua para obtener ganancias. Para hacerlo Se crea una distribución de ganancia no uniforme que selecciona de manera óptima un modo y apaga el otro.

    Se sorprendieron al descubrir que una vez que se suprimió la competencia de modo y se optimizó un modo láser, pudieron aumentar la eficiencia energética del láser, y desatar los "modos láser óptimamente desacoplados", es decir, los modos láser con la emisión más fuerte por el menor costo de energía. "Esta es la magia del confinamiento modal mediante la dispersión múltiple de la luz, "dice Bhupesh Kumar, el postdoctorado que dirigió los experimentos.

    Estos hallazgos abren una ruta única para investigar la localización de Anderson, una de las tareas más desafiantes en óptica, explorar el papel de las no linealidades en la localización y probar predicciones teóricas experimentalmente. El método desarrollado aquí se puede aplicar al diseño de microláseres aleatorios altamente eficientes y estables, donde la naturaleza aleatoria y no hermitiana de estos láseres ofrece grados de libertad sin precedentes.


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