Generar, detectar y manipular fotones perfilan esta rama de la ciencia que se ha dado en denominar fotónica. La luz en su componente particular (como ... partícula), se presta a usarla en gran variedad de procesos, en casos, muy ventajosamente con respecto a las alternativas conocidas. Si hay algo que distingue claramente a la luz es la flexibilidad con la que se manifiesta.
Los fotones se mueven a casi 300.000 kilómetros por segundo. Es la velocidad máxima alcanzable y para la que hay física explicativa. La estructura del espacio-tiempo implica que hay una velocidad máxima y la luz no es algo especial, sino que lo especial es esa velocidad. Mientras que Newton propuso que el tiempo y el espacio eran independientes, Einstein, por el contrario, propuso una íntima conexión entre espacio y tiempo y es, precisamente, la velocidad de la luz la que los une.
Soluciones
Si se viaja a velocidades próximas a la de la luz, acontecen cosas extrañas: se acortan las distancias, la masa crece cada vez más y dificulta alcanzar la velocidad de la luz. Si pudiéramos viajar a la velocidad de la luz todas las leyes que ligan causa y efecto dejarían de tener validez. La masa y la energía se harían infinitas. Cabalgando sobre un fotón que superara la velocidad de la luz, llegaríamos antes de poder verlo. Los átomos colapsarían. En suma, pasado y futuro también colapsarían. Solo la luz puede alcanzar su propia velocidad; en reposo el fotón tiene masa nula. El límite de la velocidad de la luz es una referencia fundamental de la física.
Las aplicaciones fotónicas manejan los fotones de forma similar a como las técnicas electrónicas usan el electrón. La luz viaja a una velocidad unas 10 veces la velocidad a la que se desplazan los electrones. El tiempo que se tarda en transmitir una información empleando la luz es enormemente menor que lo que permite la electrónica convencional. Aunque no se suele aclarar, la fotónica se ocupa de la radiación comprendida entre las frecuencias de tera-hercios, usuales en los escáneres, hasta las frecuencias de radiación gamma, pasando por infrarrojo, visible, ultravioleta y rayos X. Por otro lado, las frecuencias que incluyen las microondas, radioondas y corriente alterna, se clasifican como electrónicas.
El siglo XXI es el siglo de la luz: la fotónica está presente en buena parte de las actividades de la vida cotidiana. Desde los dispositivos electrónicos móviles, los ordenadores, los reproductores de audio y video, los controles remotos de todos los dispositivos electrónicos, internet, buena parte de los equipos quirúrgicos y de control médico, mecanización de todo tipo de máquinas y procesos, corte y grabado, efectos holográficos y un largo etcétera. De manera especial hay que incluir el láser.
Los principios del láser son de comienzos del siglo XX. El acróstico hace referencia a luz amplificada por emisión estimulada de radiación. Inicialmente se propuso en la región espectral de microondas, cuya denominación fue MASER, haciendo referencia a ello. Cuando se logró con luz visible, se denominó LASER. Aconteció en los años 60. Todo ese tiempo transcurrido entre 1905, cuando Einstein propuso el mecanismo y la concreción en un dispositivo, se dijo que era una solución en busca de un problema al que aplicarse. A partir de los años ochenta se disparó la producción de todos los tipos imaginables de láseres: sólidos, líquidos y de gas, de semiconductor, sintonizables, de emisión continua y pulsados.
Hoy el láser, que es la máxima expresión de la fotónica, es una máquina de propósito general. Se emplea en la tecnología espacial; sistemas LIDAR para detección a distancias (teledetección) a nivel terrestre y aéreo, como altímetro, visualización y reconocimiento óptico. En agricultura desde la detección del estado de cultivos a recuento de frutales, sensores para irrigación y telecontrol de producción. En cirugía, terapia fotodinámica, controles no invasivos. En construcción desde aspectos de control topográfico, alineación o análisis tridimensional de construcciones. En arqueología para reconstrucción de edificaciones mediante barridos tridimensionales, que sirven para control del progreso de las construcciones. En ingeniería en la fabricación, control de procesos y producción de calidad y miniaturización, en especial en la producción de chips semiconductores. En la tecnología medioambiental desde el LIDAR hasta el DOAS para control de emisiones y calidad del aire, mediante teledetección. En el transporte de información mediante el almacenamiento óptico y conmutación de datos. En tareas de identificación análisis forense, identificación de sustancias peligrosas, etc.
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