La luz hace gran parte del trabajo pesado en la vida moderna: televisores, satélites, los cables de fibra óptica que te permiten leer esta frase. Ahora, físicos de Stanford han descubierto cómo darle a la luz un pequeño empujón extra sin disparar la factura de la luz. Construyeron un amplificador óptico aproximadamente del tamaño de la punta de un dedo que puede fortalecer las señales de luz unas 100 veces mientras consume solo unos pocos cientos de milivatios.

Para contextualizar, los amplificadores ópticos funcionan como los amplificadores de audio, excepto que amplifican la luz en lugar de la lista de reproducción llena de graves de tu vecino. Las versiones compactas tradicionales tienden a consumir mucha energía, lo que las hace tan eficientes como una cinta de correr que solo funciona cuesta abajo. El nuevo dispositivo, descrito en la revista Nature, evita esto reciclando gran parte de la energía que necesita para funcionar.

"Hemos demostrado, por primera vez, un amplificador óptico verdaderamente versátil y de bajo consumo, que puede operar en todo el espectro óptico y es lo suficientemente eficiente como para integrarse en un chip", dijo Amir Safavi-Naeini, autor principal del estudio y profesor asociado de física en Stanford. Traducción: ahora podemos construir sistemas ópticos mucho más complejos que antes, y no necesitarán su propia central eléctrica.

El amplificador mantiene el ruido al mínimo (nadie quiere una señal siseante) y funciona en un rango más amplio de longitudes de onda que los modelos existentes, lo que significa que puede transportar más datos con menos interferencias. El secreto implica un diseño resonante que envía la luz de vuelta sobre sí misma, como un fotón dando vueltas en una pista de carreras. La luz de bombeo da vueltas, se vuelve más intensa y amplifica la señal objetivo de manera más eficiente.

"Al reciclar la energía de la bomba que alimenta este amplificador, lo hicimos más eficiente, y esto no tiene un costo en sus otras propiedades", dijo Devin Dean, coautor principal y estudiante de doctorado en el laboratorio de Safavi-Naeini. Debido a que el dispositivo es compacto y eficiente energéticamente, podría funcionar con una batería y meterse en laptops, teléfonos inteligentes u otros dispositivos electrónicos pequeños.

"Cuando puedes hacer eso, las posibilidades son realmente muy amplias porque son tan pequeños que puedes producirlos en masa y alimentarlos con baterías", dijo Dean. Las aplicaciones potenciales incluyen comunicaciones de datos, biodetección y la creación de nuevas fuentes de luz, básicamente cualquier cosa que pueda usar una señal más fuerte sin un enchufe más grande.

La investigación fue apoyada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, NTT Research y la Fundación Nacional de Ciencias. Los coautores también incluyen a Taewon Park, Martin Fejer, Hubert Stokowski, Sam Robison, Alexander Hwang, Luke Qi y Jason Herrmann. Dean, Park, Safavi-Naeini y Stokowski han presentado una solicitud de patente que cubre métodos para lograr una ventaja cuántica en sensores fotónicos con limitaciones de energía.

Material proporcionado por la Universidad de Stanford. Nota: El contenido puede haber sido editado por estilo y extensión.