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Universidad Complutense de Madrid
O FICINA
DE
T RANSFERENCIA
DE
R ESULTADOS
DE
I NVESTIGACIÓN
Unidad de Información Científica y
Divulgación de la Investigación
JUGANDO A DOMESTICAR LA LUZ: LUZ LENTA Y LUZ RÁPIDA.
««««««««««««««««««««««« resumen
Pulsos de luz que al atravesar un material viajan más lentos que una persona caminando, o que se
detienen en el interior del material y se quedan esperando la orden para salir, o cuyo pico sale del
material antes de entrar, en definitiva pulsos de luz domesticados: ¿ficción o realidad?
«««««««««««««««««««««««« a fondo
Los experimentos que despertaron el interés actual por
este tema fueron los llevados a cabo en la Universidad
de Harvard (EE.UU.) por la Profesora Lene Hau y sus
colaboradores en 1999 en los que lograron propagar
pulsos de luz en una celda con gas de átomos de sodio
enfriados a una velocidad de unos pocos metros por
segundo. Dos años después consiguieron detener un
pulso de luz en el interior de la celda y hacerle salir en
el momento deseado empleando un haz láser auxiliar.
En el 2000, el Profesor Wang y sus colaboradores en
Princeton consiguieron que un pulso de luz viajara a
través de una celda con gas de átomos de cesio mucho
Dispositivo experimental de luz lenta y luz rápida
más rápido que la velocidad a la que viaja la luz en el
con fibras dopadas con erbio llevado a cabo en la
Escuela Universitaria de Óptica de la Universidad
vacío (c=300.000 km/s), e incluso observaron como el
Complutense de Madrid.
pico del pulso salía de la celda de gas antes de entrar,
es decir, el pulso viajaba a lo que se conoce como velocidades negativas. Estos experimentos
requerían sistemas sofisticados.
Un grupo de investigación de la Escuela Universitaria de Óptica de la Universidad Complutense de
Madrid (UCM) ha conseguido controlar la velocidad de los pulsos de luz en fibras ópticas dopadas con
iones de erbio (como las utilizadas en telecomunicaciones) a temperatura ambiente. Han conseguido
propagar pulsos de luz desde velocidades por debajo de la del sonido o la de un avión, hasta
velocidades superiores a c, alcanzando velocidades negativas. El método que han utilizado está
basado en un fenómeno óptico denominado “oscilaciones coherentes de la población” que fue
empleado por primera vez por el grupo del Profesor Boyd en la Universidad de Rochester.
Bajo determinadas condiciones, un haz láser auxiliar
genera un hueco espectral estrecho en la curva de
absorción de los iones de erbio que dopan la fibra
óptica. Otro haz de luz cuya frecuencia sea próxima al
haz auxiliar puede aprovechar dicho hueco de
transparencia y así viajar a través de la fibra sin ser
absorbido y con una fuerte dispersión, permitiendo
velocidades de propagación extremadamente lentas.
Cuando la fibra óptica es bombeada el hueco espectral
se genera dentro de la curva de amplificación dando
lugar a velocidades de propagación muy superiores a c.
Este grupo de investigación ha propuesto distintos
mecanismos para variar de forma continua y controlada
la velocidad de propagación de la luz a lo largo de las
fibras ópticas. Recientemente han conseguido variar la
LUZ LENTA
LUZ RÁPIDA
Cambio de la velocidad de propagación de la luz al
variar la frecuencia de las señales moduladas que
se propagan por las fibras. La línea negra continua
es la señal luminosa modulada que se propaga por
la fibra y la línea roja discontinua la que se propaga
en el vacío.
© Oficina de Transferencia de Resultados de Investigación – Universidad Complutense de Madrid
C/ Donoso Cortés, 65. 28015 Madrid. www.ucm.es/info/otri
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Divulgación de la Investigación
velocidad de propagación de una señal luminosa modulada en amplitud variando su frecuencia de
modulación. Para ello han empleado fibras ópticas altamente dopadas con iones de erbio y han
observado como una señal luminosa modulada en amplitud que se propaga a velocidades ultra-lentas
(retrasada respecto a la que propaga en el vacío) puede pasar a propagarse a velocidades muy
rápidas (adelantada con respecto a la que se propaga en el vacío) al aumentar su frecuencia de
modulación.
Estos sorprendentes resultados se han conseguido en el Laboratorio de Coherencia Cuántica de la
Escuela Universitaria de Óptica de la UCM empleando un dispositivo “standard” de comunicaciones
ópticas por fibra a temperatura ambiente, lo cual facilitará su transferencia al campo tecnológico. Una
de las aplicaciones más prometedoras es la creación de redes de comunicación totalmente ópticas, ya
que el control de los retardos de pulsos de luz por métodos ópticos (sin necesidad de intercambios
electrónico-óptico) permitirá la sincronización y la distribución de altas tasas de transferencia de
información.
«««««««««««««««««« más información
http://www.ucm.es/info/laserlab/ (Laboratorio de Coherencia Cuántica de la UCM)
http://www.news.harvard.edu/gazette/2007/02.08/99-hau.html (Experimentos Profesora Lene Hau)
http://www.optics.rochester.edu/workgroups/boyd/nonlinear.html (Grupo del Profesor R. Boyd)
http://www.phy.duke.edu/research/photon/qelectron/ (Grupo del Profesor D. Gauthier)
Sonia Melle y Oscar Gómez Calderón
Laboratorio de Coherencia Cuántica
Departamento de Óptica
Escuela Universitaria de Óptica
Universidad Complutense de Madrid
© Oficina de Transferencia de Resultados de Investigación – Universidad Complutense de Madrid
C/ Donoso Cortés, 65. 28015 Madrid. www.ucm.es/info/otri