Investigadores Encuentran Una Manera De Aprovechar Las Ondas Sonoras De Larga Duración En Vidrio

Los investigadores mejoran la vida útil de las ondas sonoras que viajan a través del vidrio

La luz láser genera y sondea ondas de sonido en el núcleo de una guía de ondas de fibra óptica.

Un estudio recientemente publicado por científicos de Yale revela cómo mejorar la vida útil de las ondas sonoras que viajan a través del vidrio, el material en el corazón de las tecnologías de fibra óptica.

La experiencia cotidiana nos dice que el vidrio (sílice) es muy transparente. De hecho, la sílice es uno de los materiales más transparentes del mundo. La luz puede propagarse por decenas de kilómetros en sílice antes de que experimente un debilitamiento apreciable. Esta transparencia, combinada con la formabilidad y el bajo costo del vidrio, es la razón por la que el vidrio se utiliza en muchas de las tecnologías de fibra óptica que dan forma a la era de la información.

Sin embargo, la sílice también tiene un lado misterioso. A temperatura ambiente, la sílice es un excelente material acústico. Puede demostrarlo golpeando una copa de vino con un tenedor y escuchándola sonar durante varios segundos. Sin embargo, en marcado contraste con la mayoría de los materiales, esta resonancia se silencia rápidamente cuando el vidrio se enfría a temperaturas criogénicas.

Estas propiedades acústicas peculiares están en el corazón de misterios de larga data en la física del vidrio. En la década de 1960, los científicos descubrieron muchas propiedades desconcertantes del vidrio: conducía el calor de manera mucho menos eficiente de lo esperado y se calentaba mucho más lentamente de lo previsto. Estos desconcertantes descubrimientos se explicaron en última instancia por absorbentes localizados dentro del vidrio que interactúan con las ondas sonoras de la misma manera que los átomos interactúan con la luz. Sin embargo, hasta el día de hoy, la verdadera naturaleza de estos “átomos acústicos” no se comprende completamente.

Además, la absorción por estos “átomos acústicos” tiene otra consecuencia que intriga a los científicos. A bajas temperaturas, la amplitud de una onda de sonido afecta cuánto tiempo sonará. En términos generales, esto significa que puede hacer que su copa de vino suene más tiempo encendiendo su estéreo, lo que hace que la copa vibre a frecuencias completamente diferentes. Además, la duración del timbre aumenta a medida que se sube el volumen estéreo.

Los científicos de Yale han utilizado este concepto para controlar la vida útil del sonido dentro del vidrio. Al iluminar con luz láser guías de ondas de fibra óptica hechas de vidrio, pudieron sondear y generar ondas acústicas en el núcleo de la fibra. Al generar una onda acústica intensa en una frecuencia (es decir, “encender el estéreo”) y sondear en otra (“tocar una copa de vino”), los investigadores pudieron extender la vida útil de una onda de sonido.

Los investigadores dijeron que debido a que el vidrio es la columna vertebral de una gama de tecnologías de vanguardia, los hallazgos abren la posibilidad de nuevas formas de procesamiento de información y detección de alta precisión.

“Nuestro trabajo da un paso importante hacia la dinámica de sonido diseñada en vidrio”, dijo Peter Rakich, profesor asistente de física aplicada y física en Yale e investigador principal del estudio.

El primer autor Ryan Behunin, científico investigador asociado en el laboratorio de Rakich, dijo: “Nuestros resultados demuestran un nuevo paradigma para lograr un mayor rendimiento en los sistemas optomecánicos”.

El descubrimiento se describe en la edición de enero de la revista Nature Materials.

Los coautores del estudio fueron el estudiante graduado de Yale Prashanta Kharel y el científico investigador asociado William Renninger.

Publicación: RO Behunin, et al., “Disipación de ingeniería con quema de agujeros espectrales fonónicos”, Nature Materials (2016) doi: 10.1038 / nmat4819

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