Investigadores de la Universidad de Shanghai Jiao Tong y la Universidad Sun Yat-Sen han tomado pasos significativos en el campo de la comunicación óptica mediante el desarrollo de un nuevo método para crear campos pseudomagnéticos en cristales fotónicos de silicio. Este avance hace posible un control preciso sobre el flujo luminoso con las longitudes de las ondas de telecomunicaciones, por lo que una revolución puede causar cómo funcionan los sistemas ópticos, especialmente con altas frecuencias.
Históricamente, los electrones que están sujetos a campos magnéticos han mostrado un comportamiento fascinante, incluida la formación de niveles de energía discretos y la luz Kwantumhal, que consiste en partículas neutras, no responde de la misma manera a los campos magnéticos. Esta discrepancia tiene los esfuerzos de los investigadores para replicar efectos similares en los sistemas ópticos, en particular en las tecnologías de comunicación modernas.
Para superar estos desafíos, el equipo de investigación ideó una técnica para generar campos magnéticos sintéticos, campos pseudomagnéticos, que imitan los efectos de los campos magnéticos reales sin alterar las propiedades fundamentales de la luz. Estos campos sintéticos se realizan en materiales nanoestructurados que se conocen como cristales fotónicos. A diferencia de los métodos anteriores que se centraron en resultados específicos como los niveles fotónicos de Landau, el nuevo enfoque garantiza un control extenso sobre la propagación de la luz dentro del material.
Esta técnica innovadora incluye cambiar sistemáticamente la simetría de pequeñas unidades repetidas en cristales fotónicos de silicio. Al ajustar la asimetría local en estas unidades, los investigadores diseñaron campos pseudomagnéticos con patrones espaciales adaptados, lo que muestra que tales campos pueden liderar y manipular la luz efectivamente. Tanto el análisis teórico como los resultados experimentales han confirmado la capacidad de estos campos desarrollados.
Para mostrar las implicaciones prácticas de su trabajo, los investigadores construyeron dos dispositivos de uso frecuente en óptica integrada: una curva de conductores de onda en forma de S y un divisor de potencia. El dispositivo S-Bend logró enviar luz con menos de 1.83 decibelios de pérdida de señal, mientras que el divisor de potencia dividió con éxito la luz en dos rutas iguales con una pérdida y desequilibrio mínimos. En una prueba convincente, estos dispositivos pudieron enviar datos de alta velocidad con velocidades de 140 gigabits por segundo utilizando formatos de modulación de telecomunicaciones estándar, lo que indica su compatibilidad con los sistemas de comunicación óptica actuales.
Las ramas de este estudio se extienden más allá de las aplicaciones inmediatas. La posibilidad de inducir campos de medidores artificiales en sistemas fotónicos puede lanzar el camino para el progreso en el uso óptico de la computadora, la información cuántica y las tecnologías avanzadas de comunicación. Además, este trabajo abre una nueva arena para que los científicos investiguen el comportamiento de las partículas neutras en circunstancias que recuerdan a los campos magnéticos, que une la brecha entre la física y los fotonenos de la sustancia condensada.
En general, esta investigación innovadora es un progreso importante en la intersección de la óptica y los fenómenos cuánticos, que promete una nueva era de innovación en el campo de la comunicación y la tecnología de la información.
