Óptica no lineal, el futuro en la innovación tecnológica

La óptica no lineal es un área de la física que estudia los fenómenos que surgen de la interacción entre haces de luz intensos (como fuentes láser) y la materia, y cada vez obtiene mayor auge en sectores como la biomedicina y la computación.

Aunque existen importantes instituciones en México que abordan esta rama de la ciencia, su estudio aún resulta insuficiente en el país, a pesar de vincularse con importantes temas científicos del presente y futuro.

En este contexto, científicos de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec) buscan desarrollar investigación en esta área de la óptica y contribuir en sus avances e investigación.

Entre los proyectos contemplados por los investigadores de la FCFM, están desarrollar y continuar trabajando sobre modelos de óptica no lineal, realizar estudios sobre diferentes materiales y formalizar la creación de una línea de investigación acerca de este tema.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, la doctora Beatriz Adriana Martínez Irivas, profesora investigadora de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Uadec, comenta sobre la investigación en torno a la óptica no lineal y la aplicación de esta ciencia que, resalta la especialista, representa parte importante del futuro en la innovación tecnológica.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Qué es óptica no lineal?

Beatriz Adriana Martínez Irivas (BAMI): La óptica no lineal es una parte de la óptica que se encarga de estudiar los fenómenos inducidos por la propia luz a intensidades altas cuando interacciona con el material, estas intensidades generalmente las obtenemos de un láser.

AIC: ¿Dónde está inmersa?

BAMI: Actualmente lo vemos mucho en la biomedicina, en ese aspecto ha habido muchos avances, por ejemplo, en la detección de cáncer, ha habido muchos investigadores que han trabajado con los contrastes de fase, donde han iluminado muestras de células con luz láser y han hecho estudios de las mismas determinando células dañinas para poder disminuirlas.

También en la parte de almacenamiento, comunicaciones y sensores ópticos. Actualmente la óptica ha rebasado los límites de la electrónica y, por tanto, se requiere profundizar el estudio del área de fotones. Muchos investigadores han apostado la computación cuántica proponiendo el estudio de materiales ópticos no lineales.

AIC: ¿Qué investigación ha desarrollado sobre este tema?

BAMI: En la óptica no lineal hay varios fenómenos que se pueden clasificar de acuerdo con la modificación de sus propiedades ópticas al interactuar con la luz como: fenómenos a segundo orden, a tercer orden, a cuarto orden, a quinto. He estado trabajando en los fenómenos que se presentan a tercer orden, la respuesta del material varía con un campo eléctrico elevado al cubo.

Los fenómenos que se encuentran son: generación de tercer armónico, efecto óptico Kerr, cambio de índice de refracción dependiente de la intensidad. De acuerdo con esto, he trabajado en la determinación del cambio de índice de refracción en diferentes materiales, como cristal líquido, y en un dispositivo híbrido (silicio amorfo-cristal líquido) de manera experimental y de manera numérica.

AIC: ¿Qué resultados han obtenido?

BAMI: Hemos obtenido resultados del cambio de índice de refracción para cada material (mencionado anteriormente) y hemos propuesto un modelo que determine el tipo de cambio de índice de refracción, además de mostrar la automodulación de fase, otro fenómeno dependiente de la intensidad, prediciendo de manera general si el medio se comporta como un medio térmico (sus propiedades dependen de la temperatura) o Kerr.

AIC: ¿Cuál es el potencial de aplicación de estos proyectos?

BAMI: La caracterización de materiales permitiría aplicaciones tanto en comunicaciones, en sensores ópticos, dispositivos de almacenamiento y, claro, en la medicina en la parte de biosensores activados por luz.

De acuerdo con la respuesta óptica no lineal, podríamos desarrollar un switch óptico cuyo estado (abierto-cerrado) sea controlado por otra señal óptica, esta tecnología es indispensable en el desarrollo de dispositivos de procesamiento óptico de datos muy veloces.

AIC: ¿Qué proyectos tiene contemplados a futuro?

BAMI: Lo que hicimos en el modelo ahora lo queremos reproducir de manera experimental, es decir, queremos encontrar un material (óxido de grafeno o cristal líquido) que de acuerdo con su caracterización podamos determinar la presencia de dos tipos de respuesta no lineal (positiva/negativa) simultáneamente, para obtener un switch óptico.

Otra idea es estudiar de manera teórica y numérica la manera de generar haces adifraccionales como el haz Bessel, así como el estudio de su propagación.

En la FCFM me gustaría que ampliáramos las líneas de investigación, que creciéramos en el estudio de los fenómenos de la óptica no lineal, proponer otra línea de investigación. Por el momento, nos estamos enfocando en el estudio de fenómenos a tercer orden; sin embargo, la óptica no lineal da para mucho más.

Fuente: CONACYT.