• Un grupo de investigadores de la UIB y la Universidad de Niza publican un estudio en la revista Nature Photonics sobre la primera observación de solitones disipativos temporales y vectoriales en sistemas láser de semiconductor

Palma, 26 octubre 2015. Un equipo de investigadores de la Universidad de las Islas Baleares han publicado, en colaboración con investigadores del Instituto Non Linéaire de Niza (Universidad de Niza Sophia Antipolis-CNRS), un artículo en la prestigiosa revista Nature Photonics, en el que describen por primera vez la observación de solitones disipativos temporales y vectoriales en sistemas láser de semiconductor. Este fenómeno abre la puerta a la transmisión de datos a gran velocidad y con poco consumo de energía a través de láseres de semiconductor aprovechando esta propiedad de la luz.

Polarización de la luz

La búsqueda de los investigadores de la UIB Julien Javaloyes, del Departamento de Física, y Salvador Balle, del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA, CSIC-UIB), y los investigadores del Instituto Non Linéaire de Niza (Universidad de Niza Sophia Antipolis-CNRS) Mathias Marconi, Stéphane Barland y Massimo Giudici, se ha centrado en el estado de polarización de la luz en los láseres de semiconductor.

El estado de polarización de la luz puede ser horizontal, vertical o bien una mezcla de los dos. Habitualmente, los láseres de cavidad vertical emiten luz polarizada vertical u horizontal, porque las dos polarizaciones compiten fuertemente. Pero en el trabajo de los investigadores de la UIB se demuestra que, si una de las polarizaciones emitidas se reinyecta dos veces al mismo láser, puede aparecer un estado de emisión en el que la intensidad de la luz permanece constante pero su polarización da una vuelta completa en un tiempo muy corto (aproximadamente 50 billonésimas de segundo).

Estos giros de polarización pueden establecerse de manera independiente unos de otros, con tiempos arbitrarios entre sí, y tienen gran interés físico, ya que representan la primera observación de solitones disipativos temporales y vectoriales (SD) en sistemas láser de semiconductor. Los solitones disipativos son estados localizados y autosostenidos que aparecen en muchos de sistemas no lineales fuera del equilibrio (por ejemplo, medios granulares, descargas en gases o suspensiones coloidales), y se llaman temporales cuando la localización es en tiempo; además, se llaman vectoriales cuando lo que se localiza es un giro. Hasta ahora, en el campo de la óptica sólo se conocían los solitones disipativos temporales en sistemas de fibra óptica, los cuales tienen un mecanismo de generación completamente diferente que requiere alta potencia óptica.

Transmisión de datos a gran velocidad

Además de este interés fundamental, los solitones observados también tienen un gran potencial de aplicación en el campo de las telecomunicaciones, ya que se pueden usar como bits de información. Como la duración de cada giro es mucho más corta que el tiempo de ida y venida de la luz dentro del sistema, en una ida y venida puede haber muchos de giros de polarización independientes el uno del otro. Esto origina una gran multiplicidad de estados de emisión que difieren sea en el número de giros sea en su posición temporal, lo que permite transmitir información a alta velocidad y el procesamiento óptico de información a más de 20 gigabits por segundo ya baja potencia.

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Referencia bibliográfica: M. Marconi, J. Javaloyes, S. Barland, S. Balle i M. Giudici. «Vectorial dissipative solitons in vertical-cavity surface-emitting lasers with delays». Nature Photonics, 9, 450-455 (2015). doi: 10.1038/nphoton.2015.92.

Fuente: Servei Comunicació UIB.