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En un estudio realizado por el grupo de Óptica no Lineal y Guías de Onda del Departamento de Física de Materiales de la UAM, se han realizado avances cruciales en la comprensión y control del daño óptico (fenómeno que distorsiona la luz láser cuando se propaga por materiales cristalinos), que sugieren nuevas pautas para aumentar la potencia luminosa de trabajo en futuros circuitos ópticos integrados.
Muchos de los láseres de utilidad en ciencia y tecnología tienen tal potencia luminosa que su luz daña, e incluso pueden llegar a destruir, aquellos cristales utilizados para el control, guiado y manipulación ópticos en los dispositivos fotónicos (dispositivos que trabajan únicamente con luz). Además, a potencias no tan altas se producen fenómenos que distorsionan las características de la misma luz láser cuando se propaga por estos materiales cristalinos. El hecho se denomina de modo genérico daño óptico. Uno de los fenómenos más importantes que produce daño óptico es el llamado efecto fotorrefractivo. Su origen está en la presencia de defectos o impurezas atómicas cuyos electrones son excitados por la luz y redistribuidos espacialmente en el material, creando altos campos eléctricos internos que en cristales electroópticos producen un cambio del índice de refracción, parámetro fundamental en la propagación de la luz. El efecto fotorrefractivo es en muchos casos útil, permitiendo controlar la propagación de la luz con otros haces luminosos, y también guardar información en forma de hologramas. Sin embargo, a altas intensidades de luz, el efecto fotorrefractivo degrada fuertemente el haz luminoso (ver fig.1), lo que representa hoy en día un problema muy notable debido al nacimiento de nuevos dispositivos de fotónica integrada tales como micro-láseres, moduladores electroópticos o conversores de frecuencia, los cuales exigen una buena eficiencia a intensidades muy altas.
Investigadores del grupo de óptica no lineal y guías de onda del Departamento de Física de Materiales de la UAM, han estudiado desde hace años la respuesta a luz láser intensa de uno de los cristales más útiles y emblemáticos en la historia de la fotónica, conocido como el niobato de litio. Sus conocimientos han servido para desarrollar un modelo que explica el daño óptico por efecto fotorrefractivo en este cristal pero que es extensible a otros cristales electroópticos. La idea más novedosa y relevante del modelo se basa en nuevos descubrimientos sobre los defectos atómicos de los cristales que influyen en el efecto fotorrefractivo a alta intensidad luminosa, así como en la capacidad del efecto de amplificar ruido óptico.
Con este modelo se predice la potencia luminosa mínima (umbral) a la que aparece el daño en función de la concentración de defectos, de la temperatura y otras propiedades del cristal. Además, el estudio realizado proporciona a científicos y tecnólogos pautas para optimizar las propiedades del cristal y del diseño de dispositivos, permitiendo aumentar la intensidad de la luz láser en el cristal a más de 10^6 W/cm², que es 10.000 veces mayor que la intensidad umbral de daño en el cristal ordinario.
Este trabajo realizado por los profesores Mercedes Carrascosa, Angel García Cabañes y José Manuel Cabrera, y los estudiantes de doctorado Javier Villarroel y Jesús Carnicero del Departamento de Física de Materiales de la Facultad de Ciencias de la UAM, ha sido publicado por la prestigiosa revista de La Sociedad Americana de Optica, Optics Express, en enero de 2008 (vol. 16, paginas 115-120).
Investigadores de cuatro universidades españolas han demostrado que los procesos de enfriamiento y calentamiento no siempre siguen el sentido común: en dos sistemas idénticos se puede llegar a enfriar antes el más caliente, e incluso hacer que se enfríe más rápido con un golpe de calor. Entre los posibles campos de aplicación del hallazgo figura la computación cuántica.
Investigadores del instituto ICFO y otros centros internacionales han logrado, por primera vez, la llamada polarización de valles en un material grueso centrosimétrico. Este avance tan específico podría ayudar en el procesamiento de información y la computación cuántica.
