Los paralelos entre los fenómenos ocurridos en sistemas ópticos con los oceánicos y las telecomunicaciones, motivaron a un equipo de investigadores donde participó el director del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (DFI FCFM), Marcel Clerc, y que ahondó en los fenómenos extremos como las "freak wave" y las "rough wave", para derivar conclusiones aplicables a la fibra óptica, entre otras extensiones de estos principios científicos.El artículo titulado, “Spatiotemporal chaos induces extreme events in an extended microcavity laser”, investiga los denominados “freak wave” en los sistemas ópticos, que guardan similitudes con fenómenos ocurridos en los océanos como ondas u olas gigantescas. Los resultados aparecieron en la edición del 31 de diciembre de la revista Physical Review Letters.
De acuerdo a Marcel Clerc, director del DFI FCFM U. de Chile, quien participó de la investigación, durante las dos últimas décadas la ciencia ha desarrollado un gran interés por entender la dinámica de eventos extremos denominados olas gigantes, también conocidas como "rouge wave” o “freak wave”, que alcanzan los 24 metros y que son muy devastadoras en alta mar, siendo capaces de destruir barcos de gran tonelaje.
Previamente se ha buscado comprender el comportamiento de dichas olas, que aparecen de la nada y desaparecen muy rápido, estableciéndose que se originan a través de “colisiones de olas más pequeñas, que luego se propagan sin deformación y con leyes diferentes en un medio ondulatorio”, explica.
En óptica este tema ha captado gran interés pues las fibras ópticas, que se usan en las comunicaciones son un medio ondulatorio similar al oceanográfico y donde podrían observarse “freak wave”, generando daños en los aparatos de comunicación, quemando la fibra óptica y las interfaces, pero no se han propuesto mecanismos para entender estos eventos.
El experimento
La publicación que aparecerá en la Physical Review Letters utilizó un sistema físico, un láser semi-conductor de gran área, “que en función de la corriente que uno inyecta presenta la aparición de eventos extremos, los cuales hemos analizado y descrito estadísticamente”. De esta manera establecimos que este comportamiento se debe a la emergencia de caos espacio temporal en el sistema, es decir, “el sistema para balancear la energía inyectada y disipada presenta comportamientos aperiódicos simultáneamente tanto espaciales como temporales”, dijo el profesor Clerc.
El físico agregó que “los eventos extremos observados son comportamientos intermitentes entre comportamientos más regulares e irregulares que el sistema exhibe cuando emerge el caos espacio temporal. Por lo tanto hemos dado una nueva explicación dinámica al origen de estos comportamientos”.
El experimento fue realizado en Francia, con láseres semiconductores no disponibles en el mercado (Laboratoire de Photonique et de Nanostructures, CNRS, Univ. Paris Saclay, Marcoussis), simulaciones numéricas desarrolladas en Universidad de Lille y el aporte de la Universidad de Chile para conjeturar el mecanismo.
Como posibles aplicaciones de los resultados de este experimento están el manejo y administración de telecomunicaciones en el futuro, que necesitarán de líneas de fibras ópticas sometidas a mayores intensidades (régimen no lineal), por lo que esta investigación permitiría conocer y manipular mejor las reacciones de emergencia de pulsos gigantes en el sistema.
Sobre los próximos pasos, el profesor Clerc señaló que planean realizar nuevos experimentos para comprender la dinámica del “freak wave”, particularmente cerca de la transición caos espacio temporal a comportamientos más simple, para lo que será necesario desarrollar nuevas ideas y conceptos.
Otro investigador que participó de la investigación fue Prof. Saliya Coulibaly, quien realizó su post-doctorado en Física en la FCFM.DFI - FCFM - U. de ChileJueves 31 de diciembre de 2015