Fotònica

• Cristalls fotònics
• Codificar amb llum
• La forma dels fotons
• Dispositius fotònics a Internet
• Visualitzar els mecanismes de la vida

Ves a l'inici

Cristalls fotònics (Jose Trull i Crina Cojocaru)

Quan la llum es propaga a través d'un cristall fotònic (amb una estructura periòdica dissenyada per modificar la seva relació de dispersió) podem controlar el comportament dels fotons dins del material. Els cristalls fotònics es poden dissenyar per generar feixos no difractius, focalitzar, amplificar o filtrar la llum a escala micromètrica. Per a intensitats molt grans de llum la interacció amb la matèria és no lineal. En aquest règim podem controlar les propietats dels materials amb la mateixa llum per generar noves freqüències (a la imatge es veu com la llum vermella es transforma en groga quan travessa un cristall fotònic), modificar l’índex de refracció o controlar la difracció i la dispersió. llum vermella a verda a través d’un cristall fotònic. Actualment una gran part de sistemes làser generen polsos de durades de femtosegons (10^-15 s) que no es poden mesurar amb dispositius electrònics convencionals i calen  mètodes que utilitzen efectes no lineals.

Al grup de recerca DONLL treballem amb la implementació de noves tècniques de mesura i caracterització d’aquests polsos utilitzant les propietats de cristalls amb una distribució aleatòria de dominis.

DONLL - Grup de Dinàmica i Òptica No Lineal i Làsers 

Codificar amb llum (Ramon Vilaseca)

La llum emesa per un làser d'estat sòlid, com el que es fa servir als punters, té petites variacions amb el temps. Si enfoquem un segon làser a l'interior del primer, aquests dos s'acoblen d'una manera caòtica. Aquesta propietat dels làsers la podem utilitzar per codificar la informació que es transmet dins d'una fibra òptica. És més, si algú intenta obtenir la informació continguda en la llum làser, les propietats del raig es veuran modificades. D'aquesta manera és possible saber si alguna persona està intentant accedir a la informació transmesa.

DONLL - Grup de Dinàmica i Òptica No Lineal i Làsers 

La forma dels fotons (Juan Pérez Torres)

La llum transporta energia i moment lineal i angular. En la majoria d'escenaris pràctics, el moment angular es pot descompondre en dues contribucions independents: la contribució del spin associat a la polarització, i la contribució orbital associada a la forma espacial de la intensitat de la llum i la seva fase. Els vòrtexs òptics, és a dir, els feixos de llum amb una fase similar a un llevataps en espiral al voltant del seu eix, són el tipus més simple dels patrons de llum que transporten moment angular orbital. El moment angular orbital representa fonamentalment un nou grau de llibertat addicional que els investigadors estem estudiant per explicar nous fenòmens naturals i explorar les seves aplicacions. El concepte de moment angular orbital també és vàlid per als fotons individuals en el món quàntic.

Al grup de recerca QEL generem i manipulem la forma espacial de la llum per buscar i millorar aplicacions que requereixen de determinats tipus de llum.

QEL - Quantum Engineering of Light

Dispositius fotònics a Internet (Jose Lázaro)

Com va dir Richard Feynman a la seva conferencia de 1959, There’s Plenty of Room at the Bottom (Hi ha molt lloc al fons). I la primera cosa que va discutir va ser com es podria concentrar tota la informació disponible en un volum de matèria de la mida de un gra de pols, fent servir per a cada bit de informació només uns 100 àtoms. De fet, avui dia les comunicacions òptiques estan arribant a valors de record, per exemple fent servir només dos fotons per bit enviant 10 Gbits per segon (Mars 2013).

Internet creix gràcies a noves tecnologies de la fotònica a nivell nanomètric amb el primer generador de senyals òptiques amb grafè o a les noves fibres òptiques capaces de transmetre fins a 100 Tbits per segon. Sí, encara There’s Plenty of Room at the Bottom. A més a més, aquests avanços a escales nanomètriques tenen una influència ràpida a la xarxa global de Internet de 10⁹ metres, fent les comunicacions cada dia més ràpides, més barates i més transparents.

GCO - Grup de Comunicacions Òptiques

Visualitzar els mecanismes de la vida (Pablo Loza, David Artigas)

Descobrir i entendre els mecanismes de la vida requereixen infinitat de tècniques i tecnologies, com poden ser els mètodes de cultiu, mètodes immunològics, ressonàncies magnètiques o difracció de raig X. Tot i així, el somni de tot investigador en ciències biomèdiques és visualitzar estructures vives amb la màxima resolució i velocitat possible.

En el Super-resolution Light Microscopy & Nanoscopy Lab (SLN) de l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) ens dediquem a fer possible aquest somni. Per aconseguir-ho, desenvolupem noves formes de microscòpia que exploten les propietats òptiques lineals i no lineals dels teixits biològics. L'objectiu és aconseguir noves tècniques de visualització, des de l’escala mesoscòpica a la nanoscòpica, que permetin monitoritzar dinàmiques cada vegada més ràpides, a més profunditat de penetració i amb més resolució i contrast. Per exemple, la microscòpia làser no lineal pot distingir molècules com a la imatge de la dreta.

SLN - Super-resolution Light Microscopy & Nanoscopy Lab