Los cristales fotónicos desvían la luz como si

Un grupo de investigadores manipuló el comportamiento de la luz como si estuviera bajo la influencia de la gravedad. Los resultados, publicados en la revista Examen físico A El 28 de septiembre de 2023, tendrá implicaciones considerables para el mundo de la óptica y la ciencia de los materiales, y será de particular importancia para el desarrollo de las comunicaciones 6G.

La teoría de la relatividad de Albert Einstein estableció hace mucho tiempo que la trayectoria de las ondas electromagnéticas, incluidas la luz y las ondas electromagnéticas de terahercios, puede ser desviada por campos gravitacionales.

Recientemente, los científicos han predicho teóricamente que es posible reproducir los efectos de la gravedad (es decir, la pseudogravedad) deformando cristales en la región de energía (o frecuencia) normalizada más baja.

«Intentamos determinar si la distorsión de la red en cristales fotónicos podría producir efectos de pseudogravedad», dijo la profesora Kyoko Kitamura de la Escuela de Graduados en Ingeniería de la Universidad de Tohoku.

Los cristales fotónicos tienen propiedades únicas que permiten a los científicos manipular y controlar el comportamiento de la luz, sirviendo así como «controladores de tráfico» de la luz en los cristales. Se construyen disponiendo periódicamente dos o más materiales diferentes con diferentes capacidades para interactuar con la luz y ralentizarla en un patrón regular y repetitivo. Además, se han observado efectos de pseudogravedad debidos a cambios adiabáticos en cristales fotónicos.

Kitamura y sus colegas modificaron los cristales fotónicos introduciendo una distorsión reticular: una distorsión gradual del espaciado regular de los elementos, que interrumpió el patrón en forma de rejilla de los cristales de protones. Esto manipuló la estructura de bandas fotónicas de los cristales, lo que dio como resultado una trayectoria de haz curva en el medio, muy parecida a un rayo de luz que atraviesa un cuerpo celeste masivo como un agujero negro.

En concreto, utilizaron un cristal fotónico deformado con silicio con una constante de red primaria de 200 micrómetros y ondas de terahercios. Los experimentos han demostrado con éxito la desviación de estas ondas.

«Así como la gravedad desvía la trayectoria de los objetos, encontramos una manera de desviar la luz en ciertos materiales», añade Kitamura. «Esta dirección del haz en el plano en el rango de terahercios podría aprovecharse en la comunicación 6G. Académicamente, los resultados muestran que los cristales fotónicos podrían aprovechar los efectos gravitacionales, abriendo así nuevas vías en el campo de la física de los gravitones», dijo el profesor asociado Masayuki Fujita de Osaka. Universidad. .