Un equipo de investigación chino ha desarrollado un nuevo método para generar vórtices ópticos utilizando materiales de van der Waals. Esta tecnología tiene el potencial de mejorar la capacidad de transmisión de datos en sistemas de comunicación óptica. Los resultados de la investigación han sido publicados en la revista Light: Science & Applications.
Un vórtice óptico es un haz de luz especial con un frente de onda helicoidal, capaz de transportar momento angular orbital, lo que proporciona una dimensión adicional para codificar información en las comunicaciones ópticas. Los generadores de vórtices ópticos tradicionales dependen de procesos de fabricación complejos o cristales voluminosos, mientras que el nuevo método emplea materiales de van der Waals con estructura laminada, aprovechando sus propiedades ópticas naturales para manipular el campo de luz.
El equipo de investigación utilizó dos materiales de van der Waals, nitruro de boro hexagonal y disulfuro de molibdeno, para realizar experimentos. Cuando la luz polarizada circular atraviesa estos materiales ultradelgados, la propiedad de birrefringencia interna provoca una inversión del espín del haz y la formación de un frente de onda helicoidal, generando así el vórtice óptico. Los experimentos mostraron que muestras de nitruro de boro hexagonal de apenas 8 micrómetros de espesor y de disulfuro de molibdeno de 320 nanómetros podían generar eficazmente haces de vórtice óptico, con una eficiencia de conversión de energía cercana al 50%.
El primer autor del estudio declaró: "Los materiales de van der Waals ofrecen una nueva plataforma para manipular fotones. Sus fuerzas de van der Waals interlaminares no solo garantizan la estabilidad estructural, sino que también facilitan la preparación de heteroestructuras." Esta técnica de generación de vórtices ópticos no requiere complejos procesos de nanofabricación y logra una manipulación eficiente del campo de luz a escala micro y nano.
La tecnología de vórtices ópticos puede aumentar significativamente la capacidad de canal en sistemas de comunicación óptica. Dado que los vórtices ópticos con diferentes números topológicos de carga son ortogonales entre sí, permiten la transmisión paralela de múltiples señales en la misma longitud de onda. Los investigadores confirmaron mediante simulaciones por ordenador que la eficiencia de conversión del vórtice puede mejorarse aún más optimizando la forma de onda del haz incidente.
Actualmente, el equipo está trabajando para mejorar la compatibilidad del sistema con las tecnologías de comunicación existentes y explorando formas de integrar los generadores de vórtices ópticos en sistemas ópticos miniaturizados. Esta tecnología tiene potencial de aplicación en futuros campos como las comunicaciones por satélite y la transmisión de datos de alta velocidad.
