Científicos de Novosibirsk han encontrado una manera de hacer que la luz láser potente sea más uniforme y estable. Descubrieron que al aumentar la potencia, la luz comienza a distribuirse casi por igual entre varios canales dentro de una sola fibra óptica delgada. En el experimento se utilizó una fibra con siete de estos canales, y las fluctuaciones en la distribución de la luz a alta potencia se redujeron a menos del 5%.
Se trata de una fibra óptica que no tiene uno, sino varios canales para la luz. Imagine un hilo de vidrio muy delgado, dentro del cual se han tendido varios 'caminos' separados. En el experimento, había siete de estos núcleos. Esto permite transmitir luz simultáneamente a través de varios canales y combinarla en un haz común.
Pero este diseño tiene un inconveniente: los núcleos adyacentes comienzan a influirse mutuamente. A baja potencia, la energía entre ellos se distribuye aleatoriamente, por lo que un canal puede tener más y otro menos. El resultado es un haz de luz irregular e inestable.
Cómo los científicos de Novosibirsk resolvieron el problema con los láseres
Investigadores del Instituto de Automatización y Electrometría de la SB RAS y de la Universidad Estatal de Novosibirsk primero hicieron pasar pulsos láser relativamente débiles, de unos 130 vatios, a través de la fibra. A baja potencia, la distribución de la potencia de salida entre los núcleos era aleatoria y se caracterizaba por fluctuaciones significativas: la energía se redistribuía constantemente entre ellos, lo que resultaba en una mancha de luz irregular y cambiante.
Luego, los científicos aumentaron significativamente la potencia, hasta varios kilovatios. Y la luz comenzó a distribuirse entre los siete canales de manera mucho más uniforme. En lugar de una imagen irregular e inestable, se obtuvo un haz de luz más uniforme y estable.
El experimento se realizó con pulsos láser muy cortos en una fibra óptica de unos 10 metros de longitud. Además, el nuevo modo resultó ser estable incluso cuando la fibra se doblaba o retorcía. Los investigadores también establecieron que después de unos cinco metros, la luz ya comienza a distribuirse entre los canales de manera más uniforme.
Los científicos explican el efecto por las propiedades no lineales de la luz
A alta potencia, el láser comienza a afectar las propiedades del material dentro de la fibra óptica, lo que hace que la energía se redistribuya más activamente entre los núcleos adyacentes. Como resultado, las fluctuaciones individuales se suavizan y la luz finalmente se distribuye entre los siete núcleos de manera mucho más uniforme.
La investigación fue apoyada por una subvención de la Russian Scientific Foundation. Los resultados de la investigación científica se publicaron en la revista Opto-Electronic Advances.
Los autores creen que el efecto obtenido puede ser útil en la creación de futuros sistemas ópticos para comunicaciones, tecnología láser, sensores y visualización. Se considera por separado la posible aplicación en equipos láser médicos e industriales.