p As fibras ópticas são a espinha dorsal das comunicações modernas, transportando informações de A para B através de finos filamentos de vidro como pulsos de luz. Eles são usados ​​extensivamente em telecomunicações, permitindo que a informação viaje próximo à velocidade da luz virtualmente sem perda. p Nos dias de hoje, biólogos, físicos e outros cientistas usam regularmente fibras ópticas para canalizar luz dentro de seus laboratórios. Em um aplicativo recente, laboratórios de pesquisa quântica têm remodelado fibras ópticas, esticando-os em pequenos cones (veja Nanofibras e armadilhas luminosas de designer). Para esses cones em escala nanométrica, ou nanofibras, a luz injetada ainda faz o seu caminho de A para B, mas parte dela é forçada a viajar para fora da superfície externa da fibra. A luz exterior, ou campo evanescente, pode capturar átomos e, em seguida, transportar informações sobre essa interação luz-matéria para um detector.

p O ajuste fino de tais campos de luz evanescentes é complicado e requer ferramentas para caracterizar a fibra e a luz. Para este fim, pesquisadores do JQI e do Laboratório de Pesquisa do Exército (ARL) desenvolveram um novo método para medir como a luz se propaga através de uma nanofibra, permitindo que determinem a espessura da nanofibra com uma precisão menor que a largura de um átomo. A tecnica, descrito em 20 de janeiro, Edição de 2017 da revista Optica , é direto, rápido e, ao contrário do método de imagem padrão, preserva a integridade da fibra. Como resultado, a sonda pode ser usada in-situ com o equipamento de fabricação de nanofibras, que irá agilizar a implementação em óptica quântica e experimentos de informação quântica. O desenvolvimento de ferramentas confiáveis ​​e precisas para esta plataforma pode permitir a tecnologia de nanofibras para aplicações de sensoriamento e metrologia.

p As ondas de luz têm um tamanho característico denominado comprimento de onda. Para luz visível, o comprimento de onda é aproximadamente 100 vezes menor que um fio de cabelo humano. A luz também pode ter a aparência de diferentes formas, um círculo tão sólido, anel, trevo e muito mais (veja a imagem abaixo). As fibras restringem a forma como as ondas de luz podem viajar e torcer ou dobrar uma fibra irá alterar as características da luz. As nanofibras são feitas remodelando uma fibra normal em um design semelhante a uma ampulheta, o que afeta ainda mais as ondas de luz guiadas.

p Neste experimento, os pesquisadores injetam uma combinação de formas leves em uma nanofibra. A luz desce em um afilamento estreito, aperta por uma cintura estreita, e então sai do outro lado da conicidade. A mudança no tamanho da fibra distorce as ondas de luz, e vários padrões emergem das formas de luz interferentes (Veja JQI News on Collecting light lost light). Isso é análogo às notas musicais, ou ondas sonoras, batendo juntos para formar um acorde complexo.

p Os pesquisadores fazem medições diretas dos padrões de interferência (batidas). Para fazer isso, eles empregam uma segunda fibra de tamanho mícron que atua como um sensor não invasivo. A nanofibra está em um estágio móvel e cruza a fibra da sonda em um ângulo oblíquo. No ponto de contato, uma pequena fração da luz de nanofibra entra evanescentemente na segunda fibra e viaja para um detector. À medida que examinam a sonda ao longo do comprimento da nanofibra, o detector de sonda coleta informações sobre os padrões de evolução da luz de nanofibras. Os pesquisadores monitoram simultaneamente a transmissão de luz através da nanofibra para garantir que o processo da sonda seja inofensivo.

p A equipe pode atingir um alto nível de precisão com esta técnica porque eles não estão captando imagens da fibra com uma câmera, que teria uma resolução espacial limitada pelo comprimento de onda da luz coletada. O aluno de pós-graduação da UMD Pablo Solano explica, "Na verdade, estamos vendo os diferentes modos de luz se misturarem e isso define os limites para determinar a cintura da fibra - neste caso, sub-angstrom." Uma ferramenta padrão conhecida como microscopia eletrônica de varredura (SEM) também pode medir as dimensões da fibra com resolução em nanoescala. Esse, Contudo, tem uma desvantagem comparativa, diz Eliot Fenton, um estudante de graduação da UMD trabalhando no projeto, "Com nosso novo método, podemos evitar o uso de SEM, que destrói a fibra com produtos químicos de imagem e aquecimento. "Outras técnicas envolvem a coleta de luz espalhada aleatoriamente da fibra, o que é menos direto e suscetível a erros. Solano resume como os pesquisadores podem se beneficiar desta nova ferramenta, "Medindo direta e sensivelmente a interferência (batimento) da luz sem destruir a fibra, podemos saber exatamente o tipo de campo eletromagnético que aplicaríamos aos átomos. "