Innovadores interferómetros fotónicos para lograr sensores más compactos y sensibles

Unos investigadores han desarrollado interferómetros fotónicos cuyo diseño innovador permitirá fabricar con ellos sensores más compactos y más sensibles. Los nuevos interferómetros fotónicos podrían utilizarse, por ejemplo, en dispositivos del tipo “laboratorio en un chip”, que permiten analizar muestras biológicas sin pasar por un laboratorio.

El avance tecnológico es obra de investigadores del Grupo de Biofotónica del Instituto Universitario de Tecnología Nanofotónica (NTC) de la Universitat Politècnica de València (UPV) en España. Gracias a su novedosa configuración de estructura fotónica, estos interferómetros ultracompactos pueden integrarse en un chip de reducidas dimensiones, para el desarrollo de sistemas ópticos como sensores, moduladores o conmutadores.

El uso de estos nuevos interferómetros se extiende a cualquier ámbito de aplicación de la fotónica integrada, como la biomedicina, concretamente en el desarrollo de dispositivos “laboratorio en un chip”, utilizados para detectar precozmente componentes biológicos relacionados con ciertas enfermedades, sin necesidad de personal cualificado ni laboratorios tradicionales. Los nuevos interferómetros también se podrían utilizar en sistemas en chip más potentes, para la transmisión y enrutado de gran cantidad de datos en redes como la 5G.

Estos innovadores interferómetros ultracompactos utilizan el fenómeno denominado de onda lenta para mejorar su sensibilidad. La innovación, demostrada por primera vez, se ha publicado en una de las revistas científicas internacionales más relevantes en el ámbito de la óptica: Light: Science and Applications, del grupo Nature, en el artículo “Slow light bimodal interferometry in one-dimensional photonic crystal waveguides”. Luis Torrijos, Amadeu Griol y Jaime García Rupérez son los autores de la publicación, que es uno de los resultados de la tesis doctoral que está finalizando Luis Torrijos bajo la dirección de Jaime García Rupérez.

El trabajo tiene una solicitud de patente.

La miniaturización e integración de circuitos ópticos en dispositivos cada vez más pequeños es uno de los retos fundamentales de la investigación de las últimas décadas. El diseño de estructuras ópticas integradas como los interferómetros, a escalas nanométricas (1 millón de veces más pequeña que el grosor del cabello humano), presenta grandes dificultades, ya que la longitud del interferómetro es clave para su capacidad de medición, según explica el investigador Luis Torrijos.

“Un interferómetro clásico divide un haz de luz en dos caminos ópticos o guías de onda diferentes para luego volver a recombinarlo. Cuanto mayor es la diferencia de longitud entre los dos caminos, más información y, por tanto más sensible, es el interferómetro. Nuestra innovación consiste en utilizar una guía de cristal fotónico unidimensional, es decir, una estructura con una periodicidad comparable a la longitud de onda de la luz propagante, que soporta dos modos de luz, uno con una velocidad muy reducida en comparación con el otro. De esta forma logramos un desfase considerable sin aumentar la longitud del camino físico del interferómetro, lo que supone una reducción notable en el tamaño final del dispositivo”, continúa Torrijos. “La idea surgió a partir de las altas sensibilidades obtenidas haciendo uso de configuraciones interferométricas bimodales basadas en guías normales, de forma que se pensó en la opción de que el comportamiento de onda lenta presente en los cristales fotónicos pudiera mejorar todavía más esas prestaciones”, puntualiza el investigador de la UPV.

Fuente: Noticias de la ciencia

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