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Un equipo de investigadores de la Universitat Politècnica de València (UPV) y el King's College de Londres ha creado un nanodispositivo, 10.000 veces más pequeño que su versión comercial, capaz de medir la polarización de la luz -una de las principales características de la radiación electromagnética junto a la amplitud, la fase y la frecuencia- en tiempo real y de forma no destructiva.

Las aplicaciones del denominado "polarímetro perfecto" son numerosas, y abarcan desde la monitorización de la polarización en redes ópticas de alta velocidad hasta la investigación química o biológica, la caracterización de medicamentos o el estudio de las galaxias, entre otras muchas. El trabajo del equipo ha sido publicado en la revista Nano Letters.

Tamaño reducido, bajo coste y alta sensibilidad

En la actualidad, para medir la polarización de la luz se utilizan equipos de grandes prestaciones, pero caros y excesivamente voluminosos. Por el contrario, el nanopolarímetro diseñado por los investigadores de la UPV y el King¿s College destaca por su reducido tamaño, bajo coste y alta sensibilidad. En esencia, se trata de una guía de silicio que incorpora una nanoantena en forma de T, acoplada a ella de forma asimétrica.

Dicha forma en T de la nanoantena acoplada a la guía es clave en el nanodispositivo ya que, según señala Alejandro Martínez, investigador del Centro de Tecnología Nanofotónica (NTC-UPV), "cualquier nanoantena acoplada asimétricamente a la guía nos permitiría medir la polarización, pero el diseño en forma de T de nuestro nanopolarímetro permite, además, que su respuesta sea óptima en el sentido de permitir medir la polarización incluso de señales muy débiles, lo que es típico a escala nano".

Realiza una medida no destructiva de la polarización

El polarímetro está fabricado en un chip de silicio -lo que favorece su bajo coste- y no incorpora ningún metal, evitando así la introducción de pérdidas indeseadas. Además, es más pequeño que una micra cuadrada, por lo que se podrían integrar miles de nanopolarímetros en un chip para mapear la polarización de un haz de luz.

Así mismo, realiza una medida no destructiva de la polarización, ya que deja pasar la luz a través suyo sin cambiar de polarización, y podría funcionar en cualquier rango de longitud de onda. "Estas", destaca Amadeu Griol, investigador también de NTC-UPV, "serían las principales características diferenciadoras de nuestro dispositivo".

Funcionamiento

En cuanto a su funcionamiento, los investigadores de la UPV explican que, cuando la luz llega a la guía -de forma cenital-, choca con la antena, y parte de su luz se acopla en la guía de silicio, distribuyéndose hacia uno y otro lado. A este respecto, Alba Espinosa, otra de las investigadoras del NTC-UPV participantes en el trabajo, indica que, "midiendo la potencia de luz que sale a cada lado, se puede obtener la polarización de la luz incidente".

Simulaciones, medidas y fabricación del dispositivo, en la UPV

La idea de desarrollar este nanopolarímetro partió de los laboratorios del NTC-UPV, donde también se han llevado a cabo las simulaciones, las medidas y la fabricación del dispositivo. Por su parte, en el King's College de Londres, el trabajo se centró en el desarrollo del modelo teórico.

Para concluir, Alejandro Martínez afirma que "el nanodispositivo aúna todas las características deseables en un polarímetro. Mide la polarización en tiempo real, de forma no destructiva y sobre un enorme ancho de banda. Además, está integrado en un chip de silicio, por lo que se podría fabricar de forma masiva. A corto plazo, la aplicación más plausible sería la monitorización de polarización en redes ópticas con multiplexación de polarización, si bien la medida de la polarización en la escala nano nos puede dar más información sobre reacciones químicas y biológicas".