Unos investigadores han demostrado cómo los láseres de red pueden emitir un haz de luz con colores o combinaciones de colores de forma controlada.
Un equipo de investigación ha descubierto una forma de controlar con precisión un láser de red —un sistema láser basado en una red que se asemeja a una telaraña— para generar colores específicos por separado o combinaciones de colores a la vez. Este sistema láser se podría emplear en aplicaciones de detección, cálculo informático y aprendizaje automático.
La investigación, publicada en la revista «Nature Communications», fue dirigida por el Imperial College de Londres y respaldada posteriormente por los proyectos EPNRL y CORAL, financiados con fondos europeos. Los logros del proyecto EPNRL, derivados de la colaboración fructífera entre expertos en teoría de redes, fotónica y dispositivos semiconductores, favorecieron la puesta en marcha del proyecto CORAL.¿En qué se diferencian los láseres de red de los láseres convencionales? Tal como se explica en una noticia publicada en el sitio web del Imperial College de Londres, en los láseres convencionales, la luz se genera en haces ceñidos que conservan su estabilidad a distancias largas. Con todo, por lo general, el haz de luz láser solo se emite en una frecuencia y, por ende, es monocromática. Por el contrario, los láseres de red «están hechos de una malla de fibras ópticas nanométricas que se fusionan para formar una red similar a una telaraña». A medida que la luz viaja a lo largo de las fibras, interfiere de un modo que da lugar a cientos de colores a la vez. «Sin embargo, los colores se mezclan de manera compleja y se emiten al azar en todas las direcciones».
El equipo de investigación desarrolló un método que permite controlar con precisión un láser de red para que pueda producir haces de luz de diferente color. De este modo, crearon «patrones de iluminación» únicos en el láser y descubrieron que cada patrón genera un haz de luz con un color diferente o con una combinación de colores. Los patrones de iluminación se generaron con un dispositivo digital de microespejos (DMD, por sus siglas en inglés): un dispositivo controlado por ordenador compuesto por una matriz rectangular con cientos de microespejos en su superficie. «El DMD se optimiza con un algoritmo que selecciona el mejor patrón para un color de haz de luz láser concreto», se puede leer en la noticia.
«Hemos combinado las matemáticas de la teoría de redes con la ciencia del láser para controlar estos láseres complejos. Creemos que este proceso conformará la base del procesamiento de luz en chips y ya lo estamos probando con un “hardware” de aprendizaje automático», afirma en la misma noticia el coautor del estudio, el catedrático Riccardo Sapienza, del Departamento de Física del Imperial College de Londres.
El catedrático Mauricio Barahona, del Departamento de Matemáticas del Imperial College Londres y coautor del estudio, comenta: «Este es un ejemplo de la convergencia de las matemáticas y la física, que demuestra cómo las propiedades de una red pueden afectar y ayudar a controlar el proceso láser. El próximo gran reto consistirá en diseñar redes y patrones de iluminación para controlar el perfil temporal del haz de luz láser y codificar información en él».
El proyecto EPNRL (Electrically pumped network random lasers), de 2 años de duración, finalizó en 2020. El proyecto CORAL (COntrolling network RAndom Lasers on chip) se puso en marcha en marzo de 2020 y concluirá en 2024.
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