Una fibra congelada a -196 °C abre un nuevo camino para almacenar luz
Representación artística de un núcleo de fibra óptica congelado en un capilar de vidrio, que guía y acopla eficientemente las ondas de luz y sonido. Crédito: Philipp Denghel
Scitechdaily.com
Por el Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz/26 de julio de 2026
Una fibra óptica de núcleo congelado ha revelado una nueva y potente forma de controlar las interacciones entre la luz y el sonido.
La lava fundida se solidifica y se convierte en roca al enfriarse, de forma similar a como la superficie de un lago se congela durante un invierno frío. En ambos casos, un líquido se transforma en un sólido, modificando propiedades físicas como la densidad y el índice de refracción, que influyen en cómo el sonido y la luz se propagan a través del material.
Un proceso similar se utiliza para fabricar fibra óptica calentando preformas de vidrio hasta que se ablandan lo suficiente como para estirarlas en hebras delgadas. La luz viaja a través del núcleo de la fibra, transportando información rápidamente a largas distancias, lo que hace que estas fibras sean esenciales para las telecomunicaciones.
También se han creado diseños especializados para láseres de fibra, endoscopios y sensores. Las fibras de núcleo hueco, por ejemplo, pueden contener gases o líquidos, medir patrones de temperatura o funcionar como laboratorios químicos en miniatura.
El líquido congelado aún guía la luz
Investigadores del Instituto Max Planck de la Ciencia de la Luz (MPL) en Erlangen, la Universidad Leibniz de Hannover (LUH) y el Instituto Leibniz de Tecnologías Fotónicas (IPHT) en Jena crearon un nuevo tipo de fibra óptica al sumergir fibras ópticas de núcleo líquido (LiCOF) en nitrógeno a -196 °C. El enfriamiento extremo transformó el núcleo de líquido a sólido.
Equipo de primeros autores con la líder del proyecto, la profesora Birgit Stiller (segunda desde la izquierda): Dr. Andreas Geilen, Simon Seiderer, Luan Sliwa (de izquierda a derecha). Crédito: MPL“La clave reside en que la sección congelada de la fibra LiCOF conserva su capacidad para guiar la luz. No solo eso, sino que tanto el líquido como la sección congelada de la fibra también guían ondas sonoras hipersónicas”, afirma Simon Seiderer, uno de los tres autores principales del artículo e investigador del grupo de investigación “Optoacústica Cuántica” de la profesora Dra. Birgit Stiller, quien dirige el proyecto.
La nueva fibra produce una interacción excepcionalmente fuerte entre la luz y el sonido mediante un proceso denominado dispersión de Brillouin-Mandelstam. Si bien este efecto también se produce en las fibras ópticas convencionales, la congelación de la fibra LiCOF crea un entorno denso y altamente confinado que incrementa el acoplamiento optoacústico en más de 1000 veces en comparación con las fibras estándar.
Los investigadores utilizaron esta interacción para demostrar la memoria optoacústica, un componente importante para la computación neuromórfica fotónica en fibras ópticas. Dado que la luz viaja mucho más rápido que el sonido, la información puede transferirse de una onda de luz rápida a una onda de sonido más lenta para su almacenamiento temporal y luego convertirse de nuevo en luz.
El fuerte acoplamiento dentro del LiCOF congelado podría reducir drásticamente la energía requerida por los sistemas de computación fotónica.
Líderes del proyecto colaborativo: Profesor adjunto Mario Chemnitz, Profesora Birgit Stiller, Profesor Markus A. Schmidt (de izquierda a derecha). Crédito: MPLUna sola fibra abre varias aplicaciones
Este trabajo se basó en una colaboración ya establecida con los profesores Markus Schmidt y Mario Chemnitz del IPHT Jena, quienes fueron pioneros en la investigación de fibras ópticas con núcleo líquido. La congelación del núcleo de LiCOF añadió un paso adicional que permitió obtener efectos no lineales más intensos.
“Al congelar el núcleo líquido, hemos creado una plataforma física completamente nueva que proporciona no linealidades extremas a la vez que resulta fácil de manipular”, afirma Stiller.
“Si bien demostrar una memoria optoacústica de alta eficiencia es un primer paso fantástico, este nivel de acoplamiento luz-sonido no solo abre nuevas y emocionantes posibilidades para la computación neuromórfica, sino también para el procesamiento de información cuántica, la fotónica de microondas y la detección de alta precisión.”
________
Referencia:
“Ganancia de Brillouin gigante en capilares de CS₂ congelados” por Simon Seiderer, Andreas Geilen, Luan N. Sliwa, Linqiao Gan, Xue Qi, Mario Chemnitz, Markus A. Schmidt y Birgit Stiller, 19 de julio de 2026, Optica .
Financiación: Consejo Europeo de Investigación (101170362); Deutsche Forschungsgemeinschaft (STI-792/7-1, STI-792/1-1, SCHM-2655/3-2, SCHM-2655/23-1); Sociedad Max Planck (Plan de grupo de investigación independiente); Fundación Carl Zeiss (Programa Nexus P2021-05-025).
_______
Fuente:
