El uso de la luz -fotones- para almacenar, manipular y transmitir información usando tecnologías como las redes de fibra óptica, ha dado un paso adelante gracias a una nueva investigación realizada en el Laboratorio de Redes Fotónicas del Departamento de Física de la Universidad de Chile, recientemente publicada en la Revista APL Photonics.
El equipo de investigadores, liderados por el académico del Departamento de Física, Rodrigo Vicencio, se encuentra investigando desde 2019 las llamadas “redes fotónicas multi-orbitales”, que son sistemas compuestos por muchos caminos o “guías” por donde viaja la luz: cada uno de estos puede transportarla en diferentes modos o formas.
“Este trabajo específico es una compilación de resultados de nuestro grupo de investigación en Redes Fotónicas, dónde estamos estudiando cómo distintos orbitales fotónicos (modos espaciales) pueden intercambiar energía entre ellos, y mejorar así las propiedades de transporte y localización de la luz”, detalla Vicencio.
Atrapar la luz
Para hacernos una idea, explica Rodrigo Vicencio, imaginemos a las redes fotónicas multi-orbitales como una red de túneles, en la cual los autos que circulan serían los fotones, y donde éstos pueden transitar de distintas formas, que es algo así como poder viajar por las paredes o techo de esos túneles.
“El estudio de las redes fotónicas Multi-orbitales se enfoca en las propiedades de transporte y almacenaje de la luz. Es decir, entender cómo la geometría de la red afecta el envío de información de un lugar a otro, así como el atrapamiento de ésta en un lugar determinado”, explica.
Según especifica, los modos orbitales corresponden a ciertos tipos o formas de la luz, que pueden interactuar entre sí de manera especial dentro de las mencionadas redes fotónicas. Esto permite lograr efectos sorprendentes, como atrapar la luz en zonas específicas del espacio, ya sea simulando campos magnéticos o activando estados que viven en los bordes de estas redes.
Respecto de las redes fotónicas convencionales, como las usadas actualmente para transmitir información a través de fibra óptica, los estados orbitales tienen la ventaja de poder ser muy robustos en ciertas redes, gracias a propiedades particulares que emergen del diseño del sistema, además de aumentar la cantidad de información (ancho de banda) que se transmite por cada fibra.
Computación óptica
La investigación comprueba que es posible cambiar la dinámica de una red fotónica fabricada, simplemente excitando con láseres de distintos colores. “Actualmente estamos explorando varios mecanismos de control y estamos iniciando la investigación hacia mecanismos de control externos, lo que nos acercaría a aplicaciones concretas conectadas con computación óptica”, señala Rodrigo Vicencio.
Todo este desarrollo se enmarca en un área emergente que se denomina Orbitrónica Fotónica, la cual busca utilizar las formas espaciales de la materia para mejorar el desempeño de dispositivos digitales, ya sean electrónicos u ópticos, concluye la investigación.
