Un equipo de la Universidad de Chile y del Instituto Milenio MIRO
descubrió que un tipo de ondas, presentes en distintos fenómenos en la
naturaleza, pueden causar distorsiones en las fibras ópticas.
Las ondas de Rogue son fenómenos naturales de comportamiento
inesperado y con una enorme capacidad de daño material, siendo
frecuentes en los océanos, pero que también pueden presentarse en otros ambientes, como los sistemas eléctricos.
“Estos eventos de baja probabilidad pero gran amplitud son peligrosos
tanto en la naturaleza como en distintas tecnologías diseñadas por los
humanos”, explicó Rodrigo Vicencio, líder de la investigación y
académico del Departamento de Física FCFM de la Universidad de Chile.
Para entender estas ondas podemos imaginar a un grupo de personas
flotando en el mar, todos con distancias similares entre ellas. Pero
cuando una persona se acerca a otra, de manera sutil, el sistema deja de
ser homogéneo y pueden producirse estos movimientos.
El investigador explica que “en nuestro trabajo observamos a estas ondas en arreglos fotónicos compuestos de un conjunto de fibras ópticas”.
Si bien se habían observado este tipo de ondas en otros sistemas
físicos y naturales, nunca antes se habían visto en este tipo de
ambiente.
Un camino por recorrer
La importancia de estudiar las ondas de Rogue se da
por su característica de formar, por ejemplo, olas gigantes en el mar
que emergen de forma repentina y con un enorme poder destructivo; o
también se ven en la cavidad de un láser, donde pueden generar problemas
en los elementos ópticos internos, disminuyendo la vida útil de estos
aparatos.
“Por lo tanto, es de gran interés para la física poder entender e
intentar controlar la emergencia de estas ondas”, dice Vicencio.
Para estudiarlas, se utilizaron cristales fotónicos fabricados en
Alemania, los que fueron analizados y medidos en el laboratorio de Redes
Fotónicas del Departamento de Física FCFM de la U. de Chile, entre 2019 y 2020.
Adicionalmente, se utilizaron técnicas computacionales de simulación
de las ecuaciones que rigen la forma en que viaja la luz en estos
arreglos fotónicos.
Para esto, se modificaron las distancias entre algunas fibras ópticas
en los arreglos ordenados, haciendo pasar luz por ellos y detectando
que algunos colapsaron en lugares específicos (que era justo donde se
modificaron las distancias).
“Actualmente estamos investigando teóricamente la aparición de este
tipo de ondas en otros sistemas ópticos que presentan mejores
propiedades de transporte de energía. Por esta razón esperamos ahí
encontrar mayores posibilidades de observación de estos eventos,
denominados ‘extremos’ por su baja estadística y gran amplitud”, añade
el Doctor Vicencio.
Los científicos pretenden analizar sus datos experimentales en
arreglos fotónicos más grandes; buscando interacciones más complejas
entre las ondas que viajan, lo que induce fenómenos de localización de energía y una disputa entre el transporte y el atrapamiento, que es la clave para su observación
En el trabajo también participaron: Danilo Rivas, investigador MIRO
de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de
Chile, quien, como estudiante de magíster, fue el encargado de tomar las
mediciones y hacer los cálculos computacionales para describir lo
observado desde un punto de vista teórico. Junto a él, Alexander
Szameit, del Institute for Physics, University of Rostock (Alemania),
quien contribuyó con la fabricación de los cristales fotónicos.
La investigación, que lleva por título Rogue waves in disordered 1D photonic lattices (“Ondas Extremas en redes fotónicas 1D desordenadas”), será publicada en la revista Scientific Reports.
BIOBÍO CHILE