Un enfoque completamente basado en fibra para generar haces ópticos especiales, llamados haces de Bessel, podría abrir nuevas aplicaciones en imágenes, trampas ópticas y comunicaciones.

Los haces de Bessel se ven bastante diferentes de los haces de luz gaussiana habituales que se encuentran en la óptica. En particular, poseen varias propiedades interesantes que incluyen la autocuración, la propagación sin difracción y la capacidad de transportar el momento angular orbital (OAM). Esta familia de haces, también conocidos como haces de vórtice con una forma similar a un anillo característico y una región central oscura, incluye diferentes "órdenes" de haces que llevan diferentes valores de OAM.

Sin embargo, la creación de haces de Bessel es algo inconveniente:se necesitan varios elementos ópticos masivos, como moduladores de luz espacial o axicones en forma de cono, para convertir haces gaussianos en haces de Bessel.

Ahora, Innem Reddy, Andrea Bertoncini y Carlo Liberale de KAUST han demostrado experimentalmente que una fibra óptica diseñada a la medida puede hacer el trabajo y generar un haz de Bessel particular bajo demanda. Han publicado sus resultados en Óptica .

"Generar haces de Bessel usando técnicas tradicionales involucra elementos ópticos costosos que consumen espacio y que requieren una alineación precisa", explica Reddy, Ph.D. estudiante en el grupo. "Al optar por una solución basada en fibra, podemos obtener un generador de haz Bessel compacto que está prealineado y puede generar estos haces incluso en espacios remotos y confinados, como aplicaciones endoscópicas".

"En particular, la generación basada en fibra de haces de Bessel permite aplicaciones innovadoras, como sondas endoscópicas mínimamente invasivas, tomografía de coherencia óptica, atrapamiento óptico basado en fibra y manipulación de partículas microscópicas".

La fibra del equipo es una obra maestra de ingeniería personalizada. Utilizan una técnica llamada litografía de dos fotones (TPL), que permite la impresión 3D de estructuras ópticas intrincadas para fabricar elementos especiales de forma de haz directamente en la punta de una fibra óptica monomodo. Su diseño tiene tres segmentos que, en conjunto, alinean y transforman de manera eficiente un haz gaussiano convencional en un haz anular y luego, finalmente, un haz Bessel del orden deseado y el valor OAM.

El trabajo es el último triunfo en un programa de investigación que pretende aprovechar el potencial de la técnica TPL, donde la luz se usa para "escribir" estructuras ópticas finas mediante la solidificación de una fotorresistencia.

El equipo ya ha utilizado TPL para personalizar fibras de otras formas, incluida la creación de divisores de haz de polarización, conjuntos de microlentes y pinzas ópticas. "Fabricar dispositivos ópticos cada vez más sofisticados en el extremo de las fibras ópticas para permitirles ofrecer funcionalidades complejas es una de las principales direcciones de investigación de nuestro grupo", dice Liberale. + Explora más

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