uma, Seção transversal esquemática de uma fibra "tipo panda". Duas hastes de tensão induzem tensão na fibra, e distinguir entre propagação em eixos "lentos" e "rápidos". b, Perfil de deslocamento do material de uma onda acústica suportada pela seção transversal da fibra do panda. c, Medição e cálculos do espectro de ondas acústicas impulsionadas pela luz na fibra do panda. As ondas acústicas são estimuladas por um par de tons ópticos:um polarizado no eixo rápido e outro no lento. d, Comutação de ondas de sonda óptica entre eixos rápidos e lentos. A troca de polarização pode ser induzida em comprimentos de onda específicos (eixo horizontal), através de ondas acústicas de frequências específicas (eixo vertical). O efeito de comutação não é recíproco:ocorre para uma direção de propagação da onda da sonda óptica ao longo da fibra, mas não para o oposto. Crédito:Gil Bashan, Hilel Hagai Diamandi, Yosef London, Kavita Sharma, Keren Shemer, Elad Zehavi e Avi Zadok
A era da Internet em que vivemos depende totalmente da transferência de grandes quantidades de informações por meio de fibras ópticas. As fibras ópticas estão literalmente em toda parte. Na verdade, o comprimento total das fibras ópticas instaladas em nosso planeta é suficiente para chegar ao planeta Urano e voltar. Contudo, a transferência de informações do ponto A para o ponto B não é suficiente. As informações que enviamos e recebemos também devem ser processadas. As ondas de luz assumem um papel cada vez maior no cumprimento dessa tarefa.
Além disso, As fibras ópticas podem fazer mais por nós do que apenas transmitir informações:elas constituem uma plataforma de detecção excepcional. As fibras ópticas suportam medições de uma longa distância de afastamento, são simplesmente instalados dentro de estruturas, e são adequados para ambientes perigosos. As fibras ópticas também suportam mapeamento espacialmente distribuído, em que cada seção serve como um nó independente de uma rede sensorial. Tanto no processamento de sinal quanto nas tarefas de detecção, o funcionamento das fibras ópticas pode ser significativamente auxiliado por outro fator que pode surpreender:o ultrassom.
Prof. Avi Zadok da Faculdade de Engenharia da Universidade Bar-Ilan, Israel, explica que "estamos acostumados a pensar na propagação da luz e do ultrassom como dois reinos separados. No entanto, isso seria uma simplificação exagerada. A propagação da luz por uma fibra, por exemplo, pode excitar ondas elásticas ultrassônicas. Ao mesmo tempo, as mesmas ondas ultrassônicas afetam e espalham a luz. "Essa inter-relação vai além de um exercício acadêmico, O Prof. Zadok continua. "As ondas de ultrassom podem fazer com que as fibras ópticas façam um trabalho melhor. Elas podem nos ajudar a selecionar informações específicas que pertencem a usuários específicos. Elas também podem realizar medições de detecção além dos limites da própria fibra, onde a luz não chega. "A formulação e o emprego de tal interação entre as ondas de luz e som são, portanto, de muitas consequências potenciais.
Em um artigo publicado recentemente em Luz:Ciência e Aplicações , uma equipe de pesquisadores do grupo do Prof. Zadok analisa e mede a interação da luz e do ultrassom em uma classe de fibras particularmente interessante. O doutorando Gil Bashan explica que "as fibras ópticas mais comuns são chamadas de fibras monomodo. as oportunidades para adaptar a interação de luz e ultrassom são bastante limitadas. Neste estudo, nos voltamos para fibras que são chamadas de manutenção de polarização, ou fibras PM. Essas fibras ainda estão prontamente disponíveis e empregadas em uma escala muito grande, portanto, não há dificuldade de obter acesso a eles. Contudo, eles nos dão mais opções para brincar. "
O fator principal nas fibras PM é que semelhantes podem se propagar de duas maneiras diferentes. Bashan diz que "a luz que é polarizada na direção vertical dentro da fibra assume uma certa velocidade, porém a luz que está polarizada na direção horizontal assume outra. Esta propriedade das fibras PM não foi concebida para auxiliar no ultrassom. No entanto, achamos isso muito interessante e útil para nossos propósitos. Quando a luz pode ser 'rápida' ou 'lenta' ao longo da fibra PM, temos mais opções para escolher, e maior liberdade para projetar e empregar a interação de luz e ultrassom. "
Um resultado particularmente interessante é a remoção da simetria entre as direções de propagação. O colega Hagai Diamandi explica que "em condições normais, a luz deve se propagar da mesma maneira da esquerda para a direita, ou da direita para a esquerda. A física não conhece diferença. As ondas ultrassônicas suportadas por fibras PM são capazes de mudar isso. Uma vez introduzido, eles podem levar à não reciprocidade. A luz em uma direção é alternada entre os estados vertical e horizontal, mas isso não acontece na direção oposta de propagação. "A propagação não recíproca é fundamentalmente intrigante, mas também podem ajudar em redes de sensores avançados, conforme explicado em. Diamandi conclui que "houve relatórios brilhantes sobre a propagação não recíproca da luz devido ao ultrassom antes. No entanto, as demonstrações anteriores exigiam fibras especiais ou circuitos fotônicos que são feitos sob medida em laboratórios de pesquisa. Essas fibras PM saem da prateleira . "
