I ricercatori di Jena hanno prodotto luce laser a banda larga nella gamma del medio infrarosso con l'aiuto di fibre ottiche piene di liquido. L'esperimento ha prodotto la prova di una nuova dinamica di solitoni ibridi:onde luminose stazionarie temporalmente e spettralmente risultanti dalle caratteristiche uniche del nucleo liquido.

I ricercatori hanno pompato una guida d'onda ibrida con un ultraveloce, intenso impulso laser e ha prodotto uno spettro luminoso molto ampio nel vicino e medio infrarosso (da 1,1 μm a 2,7 μm) non visibile all'occhio umano. A causa delle caratteristiche uniche del nucleo in fibra liquida, l'impulso luminoso è suddiviso in solitoni, una moltitudine di onde luminose con lunghezze d'onda diverse. I solitoni formano una sorgente luminosa supercontinuo con possibili applicazioni nell'imaging medico, tecnologia di misura e spettroscopia. Il team di ricercatori del Leibniz Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) di Jena e i suoi collaboratori hanno pubblicato i risultati del loro lavoro sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

L'accoppiato, l'impulso di luce ultraveloce si scompone in solitoni a causa di interazioni non lineari con la materia nella fibra ottica. In caso di fibre liquid core, ciò significa che la densità ottica del liquido all'interno del nucleo cambia significativamente con l'intensità della luce incidente. Però, non molti materiali mostrano effetti ottici non lineari mentre producono una trasmissione della luce sufficiente nella gamma spettrale dell'infrarosso. Mario Chemnitz, scienziato presso Leibniz IPHT e primo autore della pubblicazione, spiega l'effetto insolito come segue:"Il nucleo della fibra è riempito con disolfuro di carbonio, un composto chimico liquido con un indice di rifrazione molto elevato. Se accoppiamo la luce polarizzata nel nucleo, le molecole di disolfuro di carbonio si orientano lungo il campo elettromagnetico della luce. A causa di questo orientamento molecolare, la densità ottica, e quindi la propagazione della luce nella fibra, dipende dall'intensità della luce laser."

Effetto memoria ottica

Una caratteristica unica del disolfuro di carbonio è che le molecole si orientano con un certo ritardo di tempo. Se l'impulso di luce laser incidente è molto più breve del tempo che le molecole richiedono per l'orientamento nel campo ottico, i ricercatori possono osservare uno speciale, dinamica ritardata dei solitoni risultanti. Era previsto nel 2010 ma solo ora gli scienziati potevano fornire prove sperimentali e un'esatta descrizione teorica dei processi. Mario Chemnitz descrive questo fenomeno come un "effetto memoria" ottico del liquido. Questa caratteristica unica dei nuclei in fibra liquida riduce le fluttuazioni nella larghezza di banda spettrale della sorgente luminosa supercontinuo e rende le fibre con nucleo liquido un'alternativa più stabile alle note sorgenti luminose a banda larga basate su fibre ottiche realizzate con vetri speciali.