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Sintonía de polímeros para fibra óptica

Karina Maldonado Portillo
29/ago/2012

El internet, el teléfono celular, herramientas para la medicina como los fibroscopios, los sensores biológicos y físicos, algunos dispositivos de iluminación y hasta el transporte aéreo, son algunas de las aplicaciones actuales de la llamada fibra óptica, una de las grandes invenciones del hombre que se basa en un principio: enviar información a través de la luz.

La fibra óptica ha beneficiado en gran medida el ámbito de las telecomunicaciones, pues ha permitido el envío bidireccional de datos a través de delgadas hebras de silicio o vidrio, que miden entre 50 y 125 micrómetros. En ellas un pulso de luz indicará un bit 1 y la ausencia de luz indicará un bit 0, un código binario en el que se basa la computación para el procesamiento y envío de datos.

Hasta ahora las distintas aplicaciones de la fibra óptica han funcionado bien pero dado que la ciencia no puede quedarse estancada, “la tendencia ahora es incorporar nuevos materiales” para nuevas aplicaciones, dijo Juan Hernández Cordero, investigador del Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM), quien ofreció la plática "Polímeros funcionales y nanoestructuras en dispositivos de fibra óptica", como parte del Seminario Sotero Prieto en el Instituto de Física, el 15 de agosto.

El objetivo, dijo, consiste en “tener dispositivos hechos de otros materiales que permitan reconfigurar la guía de onda con otra señal óptica” para así eliminar “la necesidad de señales electrónicas como moduladores”. De esta manera sería posible cambiar las ondas dependiendo de los objetivos. Puede ser que los dispositivos de modulación ya estén ‘calibrados’ desde el momento de su fabricación e inserción de la fibra óptica, aunque también se podrían modular de diferentes maneras cuando forme parte de la fibra.

Estos dispositivos servirían como sensores de magnitudes físicas como la temperatura o la presión útiles en pozos petroleros, por ejemplo, donde hay variaciones de presión que podrían ser detectadas con sensores de fibra óptica.

Una de las formas de crear estos sensores es adicionando dispositivos (llamados acopladores) que permitan la división del haz de luz que viaja a través de la fibra óptica.

Para entender el trabajo del investigador es necesario partir del principio físico sobre el cual funcionan las fibras ópticas: la refracción, el cual consiste en el cambio de dirección que realiza una onda al pasar de un material a otro.

En el IIM, Hernández aborda esta nueva línea de investigación al producir acopladores fusionados a través de una técnica denominada de “calentado y jalado”, la cual consiste en calentar dos fibras ópticas y estirarlas hasta que se funden. En el lugar en donde las fibras se calientan su tamaño disminuye considerablemente, permitiendo así controlar las razones de acoplamiento y tener control en la refracción del haz.


Imagen final que muestra la fusión de dos fibras

Para el recubrimiento de esta fibra óptica modificada, Juan Hernández y su equipo utilizan los llamados polímeros funcionales, los cuales son “materiales con propiedades ópticas y/o electrónicas avanzadas”, como los azobencenos, que poseen una característica denominada fotoisomerización.

La fotoisomerización ocurre cuando la molécula de azobenceno sufre una irradiación láser que provoca un cambio en su estructura molecular, la cual genera un índice de refracción inducido por una señal óptica.

Además de mostrar sus trabajos en el área de los polímeros funcionales como el azobenceno, Juan Hernández también mostró investigaciones realizadas con nanoestructuras, las cuales servirían para crear elementos denominados absorbedores saturables, en este caso se trata de nanotubos de carbono que cumplirían la función de mode locking, una técnica en óptica para producir láseres pulsados, es decir, que emiten luz en forma de pulsos de muy corta duración e intervalos muy pequeños, de tal manera que en un segundo pueden lanzar miles de pulsos.

Para conectar la fibra óptica con nanoestructuras, Juan Hernández Cordero y su equipo utilizan una fibra óptica por un lado conectada a un láser y por otro sumergida en una solución salina que contiene nanotubos de carbono.




Imagen que muestra que los distintos tipos de nanoestructuras que se depositaron en el extremo de la fibra óptica.

Cuando se inserta la fibra comienzan a ocurrir distintos fenómenos que provocan que la nanoestructuras “aterricen” en la punta de la hebra y se queden pegadas como una especie de sensores, explicó el investigador del Departamento de Reología y Mecánica de Materiales del IIM.

“Los sensores de fibra óptica tienen como objetivo lograr que la señal óptica que va viajando por la fibra sufra un cambio que sea proporcional o se pueda calibrar con la magnitud física que se desea medir”, finalizó Juan Hernández Cordero.