Ondas viajeras y luz estructurada
El estudio de la propagación de la luz puede abarcar desde la investigación básica de sus propiedades fundamentales, hasta las aplicaciones que forman parte de la tecnología de hoy en día. Existen muchos tipos de luz debido a la cantidad de grados de libertad que ésta posee, por lo que son también muchas las propiedades que pueden ser estudiadas y aprovechadas para su aplicación. De particular interés es la luz que se propaga con un frente de onda estructurado. Esto puede dar lugar a fenómenos interesantes tales como el autoenfocamiento, la autoreconstrucción, la autodivisión, momento angular orbital, entre muchos otros. A este tipo de luz se le conoce como luz estructurada. La manera más sencilla de estructurar luz es mediante la superposición de dos ondas viajeras, lo cual genera el conocido patrón de interferencia sinusoidal. En este sentido, ha emergido investigación que trata a la luz estructurada como el resultado de la superposición de ondas viajeras fundamentales.
Una de las propiedades más interesantes de la luz estructurada es la autoreconstrucción. Cuando un haz de luz con propiedades de autoreconstrucción es obstruido en espacio libre, después de una cierta distancia de propagación recupera aproximadamente su forma inicial. Existen diversas maneras de cuantificar y describir este fenómeno, aunque el mecanismo físico que lo explica no está dado de manera única en la literatura. Entenderlo puede tener repercusiones sobre diversas aplicaciones, en particular en el área de telecomunicaciones inalámbricas, en donde la autorreconstrucción puede jugar un papel importante para evitar la pérdida de información. El enfoque de ondas viajeras ha permitido la descripción cualitativa de este fenómeno, aunque una descripción cuantitativa en términos físicos no se ha presentado de manera extensiva.
En las etapas se propone realizar los objetivos particulares de esta propuesta.
ETAPA 1: Diseñar metodologías de simulación numérica de propagación para el estudio de luz estructurada en medios homogéneos.
1. Estudio de la propagación de los frentes de onda de haces de luz estructurada en medios homogéneos.
2. Generación de códigos computacionales para la simulación numérica de la propagación de haces de luz estructurada en medios homogéneos.
ETAPA 2: Diseñar metodologías de simulación numérica híbrida de trazado de rayos junto con la de propagación de frentes de onda para el estudio de la propagación de haces estructurados de luz en medios homogéneos.
1. Estudio del trazado de rayos para haces de luz estructurada en medios homogéneos.
2. Generación de códigos computacionales para la propagación de rayos propagados con el código de la etapa 1.
ETAPA 3: Análisis teórico de las propiedades de la luz estructurada mediante la construcción de ondas viajeras fundamentales y el uso de códigos computacionales.
1. Desarrollar metodologías para la construcción de ondas viajeras y/o de nuevas familias de haces estructurados de luz, pudiendo abarcar haces paraxiales y/o no paraxiales y/o vectoriales.
2. Análisis de las propiedades de luz estructurada mediante el enfoque híbrido de los códigos computacionales desarrollados en las primeras dos etapas.
Los entregables de cada etapa son un reporte técnico y los correspondientes códigos computacionales
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Alfonso Isaac Jaimes Nájera
ajaimes@tec.mx
Luz estructurada
Óptica física
