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Historias de Innovación

Para qué sirve hacer girar un haz de luz

La luz circular está muy solicitada en astronomía, biotecnología y comunicaciones. Científicos de la Universidad de Zaragoza saltan obstáculos en la carrera hacia el control total de la luz

Carmen Serrano 05/02/2018 a las 05:59
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Aún no ha salido de los laboratorios, pero la luz circular promete muchas aplicaciones

Tapar una estrella para ver los planetas a su alrededor, confinar células para estimular el crecimiento de tejidos o fabricar dosificadores de medicamentos. Nadie diría que estas tres acciones se logran con la misma herramienta: la luz circular o vórtice óptico. Es ese flujo que gira en espiral en los huracanes, dejando un punto central en calma, pero con haces de luz en los que queda un punto negro en el centro. A ver, esto no es lo natural; estos haces hay que crearlos, porque la luz, sin tocarla, acostumbra a avanzar como una esfera que se va expandiendo, como cuando inflamos un globo.

¿Y cómo se 'fabrica' la luz circular? ¿Cómo hacer que un haz de luz avance como un sacacorchos? “Se manipula con piezas de vidrio de diferente grosor, que tienen forma de cuña en espiral -explica Jesús Atencia, coordinador del grupo TOL (Laser & Optical Technologies) de la Universidad de Zaragoza-. Cuando la luz atraviesa ese material, se frena y el distinto grosor de las partes de la pieza hace que unos puntos del haz de luz se retrasen más que otros, con lo que la luz empieza a girar”. Y en la pared vemos un círculo.

Esto se descubrió hace pocos años. Y fue en el campo de las comunicaciones, intentando meter más información en los hilos de fibra óptica. “Si juntas varias ondas que giran a distinta velocidad (a mayor frenada, más velocidad de giro), no se mezclan; o sea que no se mezcla la información que transporta cada una de ellas”, con lo cual se multiplican los canales de comunicación, se agranda el ancho de banda. Aún, son sólo experimentos. 

Pero es que, además, como la luz empuja los objetos, muy poco a poco pero de forma constante, si es circular y genera un bucle, “con una lente puede dirigirse a un punto creando efecto concentración”, dice Atencia. Así son las pinzas ópticas que ya se emplean en algunos laboratorios de investigación. “Son dos láseres enfrentados que sujetan y concentran partículas”. Si son células y las pinzas las retienen, el crecimiento de tejidos está asegurado.

Los científicos, llegados a este punto, se pusieron otro reto: “Generar vórtices con pulsos de luz ultracortos”. ¿Por qué? Pues porque la luz continua tiene unos usos, como hemos visto, pero también los pulsos cortos son muy útiles en otros campos como el mecanizado de alta precisión, cuando se trata de cortar material en piezas pequeñísimas. Los pulsos muy cortos, los que sólo duran una billonésima de segundo (femtosegundo), “no funden el material sobre el que se aplican, sino que lo subliman”, lo pasan de sólido a gas, lo cortan limpiamente.

Así se confeccionan, por ejemplo, los dosificadores de medicamentos y las membranas en nanotecnología. Según Atencia, “es una tecnología muy de actualidad”.

Por rizar el rizo, por sus aspiraciones a controlar totalmente la luz, el Centro de Láseres Pulsados de Salamanca encargó al grupo TOL de Zaragoza pulsos ultracortos que formen vórtice, algo que era 'imposible' pero que el equipo de Atencia ha hecho realidad empleando su conocimiento en hologramas. “Cuanto más corto es un pulso, más colores muestra y cada color lleva una velocidad diferente”. Así que el brevísimo haz de luz gira mal.

Haciendo hologramas de vórtices, iluminándolos con otros láseres y pegándolos entre sí (o sea, 'magia'), se corrige el efecto de los colores y sus velocidades y se obtienen, efectivamente, pulsos de luz muy cortos que avanzan en espiral. En Salamanca ya han hecho las pruebas y funciona la 'solución TOL'. Es investigación básica que en el futuro arrojará nuevas aplicaciones. La criptografía con fotones, el avistamiento de exoplanetas y la televisión holográfica están ya en el horizonte.





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