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FOTÓNICA

Un nuevo método permite codificar imágenes complejas en alta resolución con haces láser

Científicos del Instituto de Física de São Carlos, en Brasil, generaron un retrato de un gato aplicando esta técnica

Retrato del gato generado en un haz de luz láser mediante la técnica creada en la USP de São Carlos

Sérgio Muniz / CePOF

Dos científicos del Laboratorio de Tecnologías Cuánticas del Instituto de  Física de São Carlos de la Universidad de São Paulo (IFSC-USP) desarrollaron un método que permite controlar con mayor agilidad y precisión la distribución de la intensidad lumínica de un haz láser. Para demostrar que la técnica funciona, codificaron en un láser la imagen de un gato en alta resolución. En lugar de generar un punto luminoso estrecho y enfocado, como el de un puntero láser, la proyección de este tipo de luz manipulada mediante el nuevo abordaje permite que se forme la imagen de un felino o cualquier otro modelo programado.

“Este trabajo constituye una prueba de principio que ilustra cómo se pueden codificar y reproducir patrones complejos e intrincados con alto grado de detalle y fidelidad por medio de la técnica que hemos propuesto”, dice el físico Sérgio Muniz, del IFSC, uno de los autores del estudio, junto con su alumno de maestría Pedro Faleiros Silva. El resultado fue presentado a mediados del año pasado y salió publicado en la revista SBFoton International Optics and Photonics Conference (SBFoton IOPC).

En su laboratorio, los investigadores hicieron que el haz láser se reflejara en un dispositivo denominado modulador espacial de luz (SLM), constituido de cristal líquido. Cada píxel de este dispositivo ultrasensible puede controlarse mediante campos eléctricos programados por computadora. Así, los científicos modulan la fase y controlan la interferencia de la intensidad de la luz punto por punto y logran distribuirla según el patrón deseado.

El nivel de manejo de los parámetros de la luz obtenido con este experimento podría ser de utilidad para perfeccionar las llamadas pinzas ópticas. Estos dispositivos utilizan un láser para sujetar y mover objetos microscópicos, tales como nanopartículas, átomos, moléculas y condensados de Bose-Einstein, una fase de la materia en la cual un gas enrarecido contiene átomos enfriados hasta una temperatura cercana al cero absoluto, o cero kelvin, una condición en la cual manifiesta ciertas propiedades cuánticas. “Las pinzas ópticas constituyen una herramienta para controlar la materia con precisión extrema, sin tocarla directamente”, explica Muniz. “En los experimentos con átomos ultrafríos, son fundamentales para no calentar el sistema. De lo contrario, los átomos se calentarían hasta equiparar la temperatura del objeto con el que entran en contacto”.

Por el momento, además de codificar imágenes, la nueva técnica se está estudiando en simulaciones cuánticas con átomos ultrafríos y en el control de nanopartículas con pinzas ópticas. Los autores del estudio dicen que este método permite controlar el haz de luz de un láser sin tener que recurrir a algoritmos informáticos complejos. Pero harán falta más trabajos para confirmar el potencial del procedimiento.

Proyectos
1.
CePOF – Centro de Investigaciones en Óptica y Fotónica (nº 13/07276-1); Modalidad Centros de Investigación, Innovación y Difusión (Cepid); Investigador responsable Vanderlei Salvador Bagnato (USP); Inversión R$ 56.134.472,17 (para la totalidad del proyecto).
2. Desarrollo de nuevas plataformas experimentales para el estudio de la nanotermodinámica y el vínculo información-energía en la transición clásico-cuántica (nº 19/27471-0); Modalidad Ayuda de Investigación – Regular; Investigador responsable Sérgio Muniz (USP); Inversión R$ 123.037,50.

Artículo científico
SILVA, P. F. y MUNIZ, S. R. Generating arbitrary laser beam shapes through phase-mapped designed beam splitting. SBFoton International Optics and Photonics Conference (SBFoton IOPC). 5 jul. 2021.

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