"La electrónica funciona con corrientes de electrones.
Con electricidad, para entendernos.
Pero la fotónica, funciona con corrientes de fotones....
Con luz, en otras palabras.
Aquella, forma parte de nuestra civilización de una manera tan profunda
que solo cuando nos falta percibimos su valor.
Las corrientes de partículas luminosas, los fotones, empiezan a hacerse hueco entre nosotros y algunas de sus aplicaciones ya son imprescindibles: los lectores de código de barras, las aplicaciones del láser en la medicina,
la televisión digital.... "
Esto de la “fotónica" suena a película de ciencia-ficción,
¿podrías arrojar algo de “luz” sobre lo que significa, para empezar?
La electrónica funciona con corrientes de electrones, y estamos muy acostumbrados a usar aparatos electrónicos como la radio, la televisión,
el teléfono, el ordenador, etc.
Por el contrario, la fotónica funciona con corrientes de partículas luminosas, los fotones.
No estamos aún muy acostumbrados a usar en la vida diaria aparatos fotónicos, aunque cada vez las aplicaciones fotónicas están más presentes a nuestro alrededor.
Así tenemos algunos aparatos clásicos como las cámaras fotográficas, telescopios y microscopios, y otros más recientes como los lectores de códigos de barras, los punteros láser, los láseres de las discotecas, etc.
Casi todos estos aparatos combinan una parte electrónica y otra fotónica, como los televisores LCD y las pantallas de los ordenadores, los proyectores de video, las cámaras fotográficas digitales, y muchos otros.
Veo que lo de arrojar luz no iba muy descaminado…
De un tiempo a esta parte parece que estamos rodeados de láseres: impresoras láser, lectoras de DVD.
¿Podrías comentar algo sobre este aspecto?
Si, la luz láser posee unas propiedades muy especiales, que la hacen enormemente útil, y además cada vez se inventan nuevos láseres de colores distintos, de mayor potencia y con tamaños cada vez más reducidos.
La luz láser se dirige de forma muy precisa comparada con la luz de una bombilla, además es de color muy puro, y muy brillante.
Estas son cualidades esenciales para multitud de aplicaciones (cirugía, industria, investigación).
Cada día se encuentran nuevas aplicaciones para este tipo de luz.
Si, cada día se requiere más movimiento de información. Internet, la televisión digital por cable …
Se hace necesario un sistema de alta capacidad de transmisión.
Los conductores eléctricos quedan saturados.
Por las fibras ópticas podemos enviar la información en forma de luz láser a la velocidad de la luz.
Además, la más moderna tecnología permite enviar muchas comunicaciones a la vez por la misma fibra, una enorme ventaja respecto a los cables eléctricos, simplemente usando luces de varios colores distintos.
Cada color lleva una comunicación, ¡y no se mezclan en la fibra!
Intentaré explicarlo de forma sencilla.
En una fotografía normal la imagen está impresa en el papel.
Es la imagen de intensidad de luz de un objeto 3D que tomó la cámara con su objetivo sobre el sensor plano (2D).
Por el contrario, con el holograma conseguimos fabricar una copia de las ondas luminosas que venían desde el objeto.
Es como si tuviésemos delante el mismo objeto (sólo ópticamente, ya que el objeto ahora no está).
En su lugar está el holograma, que nos envía información de la intensidad de luz y del relieve del objeto, así que lo veremos en 3D.
Una primera aproximación son los nuevos televisores “3D”, que utilizan las propiedades de la luz filtradas por gafas especiales para darnos una imagen ligeramente diferente en cada ojo, produciendo la sensación espacial 3D.
Más avanzado sería formar realmente una imagen tridimensional en el espacio.
Aquí hay que considerar dos aspectos, la cantidad de información que hay que transmitir para producir un holograma, y la resolución del elemento que forma la imagen.
Para producir imágenes 3D en movimiento debemos realizar numerosos “fotogramas holográficos”.
Cada fotograma holográfico constará de al menos 100 Megabytes, y por cada segundo de imágenes debemos formar 25 fotogramas.
Esta es una cantidad de datos altísima, incluso para las comunicaciones ópticas actuales.
Por otra parte, las películas que permiten grabar hologramas son muy especiales, de muy alta resolución, con más de 25000 puntos por pulgada.
Por el momento los proyectores de video tienen una resolución muy inferior, y tendremos que esperar a que ésta mejore notablemente.
Parece que aún estamos algo lejos de esta aplicación fotónica, aunque la tecnología se desarrolla muy rápidamente en este campo.
Aún se tardará unos años en que sea realidad la TV holográfica.
No me gustaría que nos centrásemos únicamente en los aspectos más mundanos, ¿podrías comentarnos cuales son los principales retos en este campo?
Uno de los retos importantes de la fotónica es la computación óptica.
Los ordenadores personales actuales no pasan mucho más allá de los 3.000.000.000 de sencillas operaciones por segundo, y aún así a veces nos parecen lentos, pero estamos cerca del límite de velocidad con corrientes de electrones.
Una ventaja importante de la luz es que se transmite sin necesidad de cables, y que al contrario de las corrientes eléctricas se pueden cruzar en el espacio sin alterar su trayectoria.
Con luz se podrá realizar un procesado de información en paralelo.
Usando la luz podríamos aún aumentar mucho la velocidad de cálculo, tal vez hacerlos un millón de veces más rápidos.
Cada día que pasa aparecen nuevas aplicaciones de la fotónica.
La luz láser está cada vez más presente en nuestras casas.
En el campo de la salud también avanzan rápidamente las aplicaciones fotónicas.
Por ejemplo, dentro de muy poco las radiografías se harán con luz láservisible, que es mucho menos peligrosa que los rayos X.
En la industria cada vez son más los procesos que están controlados mediante la luz y las imágenes.
Realmente es un panorama muy brillante, y en países avanzados como Estados Unidos los expertos en tecnología fotónica están muy cotizados.
En el grado de Física y los estudios de Master ofrecidos por la UAM pretendemos formar este tipo de profesionales en nuestro país.
La luz interacciona con la materia, y por tanto es un instrumento eficaz para el estudio de los materiales, también se genera en la materia, de ahí su relación con la física atómica y molecular y con la física de sólidos.
La luz está compuesta por pequeñas unidades, los fotones, que tienen propiedades de física cuántica.
Algunas de estas propiedades aún no han sido aplicadas, aunque parece que pueden tener mucho interés en campos como el de la computación óptica.
La luz también está relacionada con la relatividad y con la astrofísica.
La información que recibimos de los objetos espaciales es principalmente en forma de radiación luminosa. Los efectos relativistas observados en la luz que nos llega de las estrellas permiten obtener datos sobre el origen del universo.
Como se puede apreciar, existe una gran relación con otros campos de la física, y en muchas ocasiones no está clara la frontera entre estos campos.
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