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», explica 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 el año 2019-2020. 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 en el siguiente enlace https://www.nature.com/srep/
