Los filtros ópticos suelen usarse para separar una luz en dos haces distintos: uno refleja las longitudes de onda que se quieren desechar, y la otra transmite las que se quieren aprovechar. Esto se utiliza en los dispositivos que utilizan las luces infrarrojas. Estos filtros ópticos tienen algunas desventajas, como que son caros, requieren muchas capas para reflejar determinadas ondas, y sólo aprovechan una parte muy estrecha del espectro.

Filtros ópticos que procesan un amplio rango de longitudes de onda

Ahora, investigadores del MIT han diseñado un filtro óptico en un chip que puede procesar señales ópticas de un amplio espectro de luz a la vez, algo que no se había podido hacer hasta ahora con circuitos ópticos integrados que procesan datos usando luz. Esto entraña una gran serie de ventajas, entre las que encontramos que se obtiene una mayor precisión en la medición y en la flexibilidad que ofrecen estos sensores para diseñar sistemas de comunicación basados en señales ópticas, así como en el estudio de partículas como los fotones.

Este filtro puede fabricarse usando los métodos actuales que se utilizan para el silicio de los chips. Además, permite trabajar con un espectro de luz más amplio y separarlo en dos señales sin que importe el tamaño de la onda que le está entrando. Esto es algo que no existía hasta ahora en ópticas integradas.

También consiguieron modificar la forma en la que viajaban las ondas, las cuales tienden a irse al espectro más amplio. En el estudio, por ejemplo, crearon una guía de onda de 318 nm, y tres guías de onda separadas que medían 250 nm con espacios de 100 nm entre ellas. En total, el corte se establecía en 1.540 nm (casi la misma que usa la fibra óptica para la bajada), situado en la región infrarroja.

Ahí, las ondas que medían menos de 1.540 nm podían detectar una guía de onda ancha en un lado y tres más estrechas en otro, moviéndose junto a la más ancha. Esas longitudes de onda se mueven a lo largo de la guía de onda más ancha. Sin embargo, las longitudes de onda de más de 1.540 nm no pueden detectar espacios entre tres guías de ondas. En su lugar, detectan una guía de onda masiva más ancha que la guía de onda única, haciendo que se mueva hacia las tres guías de onda.

El hecho de que distingan entre los espacios y los vean como una única guía de luz es sólo la mitad de la ecuación, ya que la otra es diseñar una transición eficiente para llevar la luz entre estas guías hacia los objetivos.

Ondas gravitacionales, espectroscopia o GPS ultraprecisos: algunos de sus usos

Todo esto tiene interesantes aplicaciones en el mundo real, haciendo más eficiente el procesamiento del espectro de luz en señales ópticas. Esto permitirá crear “peines ópticos”, con espacios de luz divididos en femtosegundos en el espectro visible, resultando en miles líneas de radiofrecuencia precisas y sin ruido.

Al ser tan precisas, y conocerse la velocidad de la luz, las “púas” de ese peine óptico son como una regla que permite medir la luz emitida y reflejada por objetos, siendo ideal para gestionar relojes ópticos en satélites GPS con precisiones de hasta 1 cm. También tiene otros usos científicos como detectar ondas gravitacionales o la espectroscopia.