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| Fibra óptica |
La luz laser blanca o “supercontinua” posee muchas de las propiedades de la luz laser, pero abarcando una banda de frecuencias mucho más amplia. Eso le otorga grandes ventajas en aplicaciones tan interesantes como las telecomunicaciones, toma de imágenes, medición de tiempos y ciencia de la atmósfera.
En la gama visible de la luz, el color es una sensación fisiológica determinada por la frecuencia de los fotones. Las lámparas de luz artificial que tenemos en nuestro hogar, emiten a través de todo el rango de frecuencias del espectro visible por lo que nos da la sensación de percibir luz blanca. Pero la luz que puede ofrecernos una bombilla incandescente tiene inconvenientes que, aunque difíciles de apreciar a simple vista, la convierte en poco adecuada para la transmisión de información por fibra óptica.
En la gama visible de la luz, el color es una sensación fisiológica determinada por la frecuencia de los fotones. Las lámparas de luz artificial que tenemos en nuestro hogar, emiten a través de todo el rango de frecuencias del espectro visible por lo que nos da la sensación de percibir luz blanca. Pero la luz que puede ofrecernos una bombilla incandescente tiene inconvenientes que, aunque difíciles de apreciar a simple vista, la convierte en poco adecuada para la transmisión de información por fibra óptica.
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| Observar el haz de luz laser blanca a la iquierda y la descomposición del espectro que lo compone, a la derecha. |
La luz de una lámpara incandescente tiene una baja intensidad, no está colimada (su haz de rayos no se encuentran paralelos) y no es coherente (las fases oscilatorias de los fotones emitidos no coinciden). Los láseres pueden llegar a solucionar estos tres problemas, pero a cambio no son capaces de emitir más que en una sola frecuencia al mismo tiempo. Con la nueva técnica para producir láseres blancos se elimina esa desventaja. Eso permite aplicaciones muy interesantes, como la que les valió el premio Nobel de Física (2005) a Jhon L. Hall (Universidad de Colorado) y Theodor Hänsch del Instituto Máx Planck de Óptica Cuántica en Garching, por utilizarlo para la medición de tiempos y frecuencias con una precisión desconocida hasta el momento. Los laser blancos permiten grabar a cámara lenta procesos que se producen en tiempos exiguos.
Para producir un haz laser de luz blanca supercontinua utilizaron un laser de luz verde de alta intensidad y brevísima duración, del orden de los picosegundos, trasmitido a través de cristales como la calcita o vidrios especiales. Posteriormente, también se han logrado láseres blancos mediante la utilización de líquidos y gases. Su principal aplicación de laboratorio fue explorar procesos fundamentales cuya duración se encuentra entre los picosegundos (10-12 segundos) y los femtosegundos (10-15 segundos). Eso permitió estudiar los procesos de absorción de fotones en la fotosíntesis y en nuestras retinas. También pudieron diferenciar etapas en las reacciones químicas y el modo en el que las moléculas excitadas por la captación de radiación se relajan sin volverla a emitir.
Otras aplicaciones más próximas a nuestro día a día son:
Telecomunicaciones: Las aplicaciones en comunicaciones son extraordinariamente prometedoras pues permiten la emisión de información por fibra óptica 1000 veces más lejos sin sufrir dispersión. Eso evita la necesidad de incluir repetidores de la señal coda pocos kilómetros. A esa ventaja cabe añadir la posibilidad de transmitir volúmenes de información 1000 veces mayores que la de los sistemas existentes. Esto lo logra gracias a su extraordinaria anchura de banda, el haz supercontinuo es un medio económico de obtener multitud de canales en distintas longitudes de onda, sin tener que recurrir a cientos de láseres distintos.
Medicina: La Tomografía óptica de coherencia crea imágenes similares a la de ultrasonidos, pero con mucha más resolución, 10 micrómetros frente a 100 micrómetros. Además logra una resolución 4 veces mayor que la que se obtenía con la Tomografía Óptica de luz normal. De este modo se obtienen imágenes de alta resolución de los tejidos de nuestro cuerpo, lo que resulta muy útil en el estudio de la retina, en la detección del cáncer de piel y de trastornos gastrointestinales.
Ciencia de la atmósfera: Detección de gases contaminantes en la atmósfera. Los contaminantes y aerosoles de la atmósfera absorben luz en determinadas frecuencias. Un laser de luz supercontinua que se trasmita a través de una fibra óptica desprotegida, con la suficiente longitud (más de 20 metros), permite detectar un espectro de absorción al final del filamento.
Para producir un haz laser de luz blanca supercontinua utilizaron un laser de luz verde de alta intensidad y brevísima duración, del orden de los picosegundos, trasmitido a través de cristales como la calcita o vidrios especiales. Posteriormente, también se han logrado láseres blancos mediante la utilización de líquidos y gases. Su principal aplicación de laboratorio fue explorar procesos fundamentales cuya duración se encuentra entre los picosegundos (10-12 segundos) y los femtosegundos (10-15 segundos). Eso permitió estudiar los procesos de absorción de fotones en la fotosíntesis y en nuestras retinas. También pudieron diferenciar etapas en las reacciones químicas y el modo en el que las moléculas excitadas por la captación de radiación se relajan sin volverla a emitir.
Otras aplicaciones más próximas a nuestro día a día son:
Telecomunicaciones: Las aplicaciones en comunicaciones son extraordinariamente prometedoras pues permiten la emisión de información por fibra óptica 1000 veces más lejos sin sufrir dispersión. Eso evita la necesidad de incluir repetidores de la señal coda pocos kilómetros. A esa ventaja cabe añadir la posibilidad de transmitir volúmenes de información 1000 veces mayores que la de los sistemas existentes. Esto lo logra gracias a su extraordinaria anchura de banda, el haz supercontinuo es un medio económico de obtener multitud de canales en distintas longitudes de onda, sin tener que recurrir a cientos de láseres distintos.
Medicina: La Tomografía óptica de coherencia crea imágenes similares a la de ultrasonidos, pero con mucha más resolución, 10 micrómetros frente a 100 micrómetros. Además logra una resolución 4 veces mayor que la que se obtenía con la Tomografía Óptica de luz normal. De este modo se obtienen imágenes de alta resolución de los tejidos de nuestro cuerpo, lo que resulta muy útil en el estudio de la retina, en la detección del cáncer de piel y de trastornos gastrointestinales.
Ciencia de la atmósfera: Detección de gases contaminantes en la atmósfera. Los contaminantes y aerosoles de la atmósfera absorben luz en determinadas frecuencias. Un laser de luz supercontinua que se trasmita a través de una fibra óptica desprotegida, con la suficiente longitud (más de 20 metros), permite detectar un espectro de absorción al final del filamento.
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