un, Sezione schematica di una fibra "tipo panda". Due barre di tensione inducono la tensione nella fibra, e distinguere tra propagazione negli assi "lento" e "veloce". B, Profilo dello spostamento di materiale di un'onda acustica supportata dalla sezione trasversale della fibra di panda. C, Misura e calcoli dello spettro delle onde acustiche guidate dalla luce nella fibra panda. Le onde acustiche sono stimolate da una coppia di toni ottici:uno polarizzato lungo l'asse veloce e l'altro lungo quello lento. D, Commutazione delle onde della sonda ottica tra assi veloci e lenti. La commutazione della polarizzazione può essere indotta a specifiche lunghezze d'onda (asse orizzontale), attraverso onde acustiche di frequenze specifiche (asse verticale). L'effetto di commutazione è non reciproco:avviene per una direzione di propagazione dell'onda della sonda ottica lungo la fibra, ma non per quello opposto. Credito:Gil Bashan, Hilel Hagai Diamandi, Yosef Londra, Kavita Sharma, Keren Shemer, Elad Zehavi e Avi Zadok
L'era di Internet in cui viviamo dipende completamente dal trasferimento di grandi quantità di informazioni su fibre ottiche. Le fibre ottiche sono letteralmente ovunque. Infatti, la lunghezza complessiva delle fibre ottiche installate sul nostro pianeta è sufficiente per raggiungere il pianeta Urano e ritorno. Però, il trasferimento di informazioni dal punto A al punto B non è sufficiente. Anche le informazioni che inviamo e riceviamo devono essere elaborate. Le onde luminose assumono un ruolo crescente nell'affrontare questo compito.
Inoltre, le fibre ottiche possono fare di più per noi oltre a trasmettere informazioni:costituiscono un'eccezionale piattaforma di rilevamento. Le fibre ottiche supportano misurazioni da una lunga distanza di stand-off, sono semplicemente installati all'interno di strutture, e sono adatti per ambienti pericolosi. Le fibre ottiche supportano anche la mappatura distribuita nello spazio, in cui ogni sezione funge da nodo indipendente di una rete sensoriale. Sia nell'elaborazione del segnale che nelle attività di rilevamento, il funzionamento delle fibre ottiche può essere notevolmente aiutato da un altro fattore che può sorprendere:gli ultrasuoni.
Prof. Avi Zadok della Facoltà di Ingegneria dell'Università Bar-Ilan, Israele, spiega che "siamo abituati a pensare alla propagazione della luce e degli ultrasuoni come due regni separati. Tuttavia, questa sarebbe una semplificazione eccessiva. La propagazione della luce lungo una fibra, Per esempio, può eccitare onde elastiche ultrasoniche. Allo stesso tempo, le stesse onde ultrasoniche influenzano e diffondono la luce." Tale interrelazione va oltre un esercizio accademico, Il prof. Zadok continua. "Le onde ultrasoniche possono migliorare il lavoro delle fibre ottiche. Possono aiutarci a selezionare informazioni specifiche che appartengono a utenti specifici. Possono anche eseguire misurazioni di rilevamento oltre i confini della fibra stessa, dove la luce non arriva." La formulazione e l'impiego di tale interazione tra onde luminose e sonore è quindi di grande potenziale conseguenza.
In un articolo pubblicato di recente in Luce:scienza e applicazioni , un team di ricercatori del gruppo del Prof. Zadok analizza e misura l'interazione tra luce e ultrasuoni in una classe di fibre particolarmente interessante. Il dottorando Gil Bashan spiega che "le fibre ottiche più standard sono chiamate fibre monomodali. In quelle, le opportunità per personalizzare l'interazione luce-ultrasuono sono piuttosto limitate. In questo studio ci siamo rivolti a fibre che sono chiamate mantenimento della polarizzazione, o fibre PM. Tali fibre sono ancora facilmente disponibili e impiegate su larga scala, quindi non c'è alcuna difficoltà ad accedervi. Però, ci danno più opzioni con cui giocare".
Il fattore chiave nelle fibre PM è che il simile può propagarsi in due modi diversi. Basan dice che "la luce polarizzata in direzione verticale all'interno della fibra assume una certa velocità, tuttavia la luce polarizzata in direzione orizzontale ne assorbe un'altra. Questa proprietà delle fibre PM non era pensata per aiutare negli ultrasuoni. Tuttavia, lo troviamo molto interessante e utile per i nostri scopi. Quando la luce può essere "veloce" o "lenta" lungo la fibra PM, abbiamo più opzioni tra cui scegliere, e una maggiore libertà di progettare e utilizzare l'interazione di luce e ultrasuoni."
Un risultato particolarmente interessante è la rimozione della simmetria tra le direzioni di propagazione. Il compagno di studi Hagai Diamandi spiega che "in condizioni standard, la luce dovrebbe propagarsi allo stesso modo da sinistra a destra, o da destra a sinistra. La fisica non conosce differenza. Le onde ultrasoniche supportate dalle fibre PM sono in grado di cambiarlo. Una volta introdotto, possono portare alla non reciprocità. La luce in una direzione viene commutata tra gli stati verticale e orizzontale, ma ciò non avviene nella direzione opposta alla propagazione." La propagazione non reciproca è fondamentalmente intrigante, ma possono anche aiutare in reti di sensori avanzate, come spiegato in. Diamandi conclude che "ci sono stati rapporti brillanti sulla propagazione non reciproca della luce dovuta agli ultrasuoni prima. Tuttavia le dimostrazioni precedenti richiedevano fibre speciali o circuiti fotonici che sono realizzati su misura nei laboratori di ricerca. Queste fibre PM vengono fuori dallo scaffale ."
