Un chip de Caltech logra desviar la luz en 74 cuatrillonésimas de segundo
Investigadores del Instituto Tecnológico de California (Caltech) construyeron un chip fotónico capaz de cambiar la dirección de un haz de luz en 74 femtosegundos, es decir, 74 cuatrillonésimas de segundo. Para tener una idea de la escala: es aproximadamente el tiempo que tarda la luz en atravesar el ancho de un cabello humano.
“Manejar luz con luz es un desafío enorme porque la luz interactúa muy débilmente con la materia”, explicó Atwater. “Con estas metasuperficies logramos aumentar esa interacción y hacerlo posible con mucha más eficiencia.”
El trabajo se publicó en la revista Nature Nanotechnology y lo lideró el equipo de Harry Atwater, profesor de física aplicada y ciencia de materiales en Caltech. Apunta a un problema clásico de la fotónica: los sistemas actuales para orientar haces de luz, como los paneles de cristal líquido o los chips de telecomunicaciones, dependen de cambios eléctricos en el material, y eso los deja atados a velocidades de nanosegundos o picosegundos como techo.
El equipo de Caltech resolvió ese cuello de botella usando luz para mover luz. Un haz bombeador intenso modifica por un instante el índice de refracción de una superficie de silicio amorfo, tallada con pilares a escala nanométrica más chicos que la propia longitud de onda del haz. Ese patrón hace que la luz quede circulando dentro de la estructura, lo que amplifica el llamado efecto Kerr óptico lo suficiente como para que un segundo haz, más débil, se desvíe hasta 13 grados al atravesarla.
“Manejar luz con luz es un desafío enorme porque la luz interactúa muy débilmente con la materia”, explicó Atwater. “Con estas metasuperficies logramos aumentar esa interacción y hacerlo posible con mucha más eficiencia.”
Según los propios autores, el límite de velocidad actual lo pone la duración del pulso láser usado en el experimento, no el material en sí, así que con mejores láseres el sistema podría ir todavía más rápido. Las aplicaciones que manejan apuntan a comunicaciones ópticas de próxima generación, sensores y computación fotónica, el campo que busca reemplazar electrones por fotones para ganar velocidad de procesamiento.
