Cientistas de pesquisa de Jena produziram luz laser de banda larga na faixa do infravermelho médio com a ajuda de fibras ópticas cheias de líquido. O experimento produziu a prova de uma nova dinâmica de sólidos híbridos - ondas de luz estacionárias temporal e espectralmente resultantes das características únicas do núcleo líquido.

Os pesquisadores bombearam um guia de ondas híbrido com um ultrarrápido, pulso de laser intenso e produziu um espectro de luz muito amplo na faixa do infravermelho próximo e médio (1,1 μm a 2,7 μm) não visível ao olho humano. Devido às características únicas do núcleo de fibra líquida, o pulso de luz é dividido em solitons - uma infinidade de ondas de luz com diferentes comprimentos de onda. Os solitons formam uma fonte de luz supercontínua com possíveis aplicações em imagens médicas, tecnologia de medição e espectroscopia. A equipe de cientistas pesquisadores do Instituto Leibniz de Tecnologia Fotônica (Leibniz IPHT) em Jena e colaboradores publicaram os resultados de seus trabalhos na revista Nature Communications .

O acoplado, O pulso de luz ultrarrápido se divide em solitons devido a interações não lineares com a matéria na fibra óptica. No caso de fibras de núcleo líquido, isso significa que a densidade óptica do líquido dentro do núcleo muda significativamente com a intensidade da luz incidente. Contudo, poucos materiais mostram efeitos ópticos não lineares ao mesmo tempo em que produzem transmissão de luz suficiente na faixa espectral do infravermelho. Mario Chemnitz, cientista da Leibniz IPHT e primeiro autor da publicação, explica o efeito incomum da seguinte forma:"O núcleo da fibra é preenchido com dissulfeto de carbono, um composto químico líquido com um índice de refração muito alto. Se acoplarmos a luz polarizada ao núcleo, as moléculas de dissulfeto de carbono se orientam ao longo do campo eletromagnético da luz. Devido a esta orientação molecular, a densidade óptica - e, portanto, a propagação da luz na fibra - depende da intensidade da luz do laser. "

Efeito de memória ótica

Uma característica única do dissulfeto de carbono é que as moléculas se orientam com um certo atraso. Se o pulso de luz laser incidente for muito mais curto do que o tempo que as moléculas requerem para orientação no campo óptico, os cientistas pesquisadores podem observar um especial, dinâmica retardada dos solitons resultantes. Isso foi previsto em 2010, mas foi só agora que os cientistas puderam fornecer provas experimentais e uma descrição teórica exata dos processos. Mario Chemnitz descreve esse fenômeno como um "efeito de memória" ótico do líquido. Esta característica única dos núcleos de fibra líquida reduz as flutuações na largura de banda espectral da fonte de luz supercontínua e torna as fibras de núcleo líquido uma alternativa mais estável às conhecidas fontes de luz de banda larga baseadas em fibras ópticas feitas de vidros especiais.