Siguiendo la respuesta de Jess H. Brewer sobre las fibras ópticas que atrapan fotones, un fotón también puede quedar atrapado en lo que se llama una cavidad óptica. La más simple de estas estructuras es el interferómetro Fabry-Pérot, que consta de dos espejos altamente reflectantes apuntados uno hacia el otro. Si alguna vez has estado en un camerino donde hay espejos en todas las paredes, es posible que hayas notado que ves muchas copias de ti mismo apareciendo cada vez más lejos. ¡En realidad estás viendo una cavidad óptica formándose! Si pudieras colocar los espejos perfectamente verticales entre sí, verías infinitas copias de ti mismo. Los detalles específicos que permiten que esto funcione sobre una base de fotón único, es que la separación entre los espejos debe ser un número entero de medias longitudes de onda de luz, o
[matemáticas] L = n \ frac {\ lambda} {2}, [/ matemáticas]
Donde [math] L [/ math] es la distancia entre los dos espejos, [math] n [/ math] es cualquier número entero mayor que 1, y [math] \ lambda [/ math] es la longitud de onda del fotón. Esta condición es lo que comúnmente se conoce como criterio de onda estacionaria, y proviene del hecho de que el campo eléctrico de la onda electromagnética debe ir a cero en la interfaz del espejo (suponiendo un conductor ideal). Para darle una idea de cómo son los primeros “modos” de un resonador Fabry-Perot, vea la imagen a continuación
Fuente: modo longitudinal
Estos dispositivos están en uso todos los días y son un componente crítico para nuestra infraestructura de telecomunicaciones, así como para las ciencias ópticas. Es posible que se haya dado cuenta de que esta estructura tendrá diferentes respuestas a diferentes longitudes de onda. Estos se usan comúnmente como filtros extremadamente precisos y se usan para realizar la multiplexación por división de longitud de onda de nuestra red de fibra óptica que puede aumentar nuestras velocidades de transferencia de datos hasta en un factor de 8 por encima de nuestras ya impresionantes velocidades (1 Tera Bit por segundo para el backbone de fibra en los Estados Unidos).
También hay propiedades extremadamente interesantes de atrapar la luz para la física fundamental. Esta técnica se utilizó para explorar los principios básicos de la óptica cuántica, en la que se exploran las interacciones entre los cuantos únicos de la materia y los fotones. Sin embargo, la fuerza de esta interacción es extremadamente pequeña. Para superar este obstáculo, los investigadores colocan los átomos en cavidades para que el fotón tenga muchos, muchos viajes de ida y vuelta para interactuar con la materia. El número de premios Nobel que han salido de este campo es bastante sorprendente, 1997, 2001, 2005, 2012.
Sin embargo, no puedes atrapar este fotón indefinidamente . Ese fotón solo permanecerá en la cavidad antes de que se transmita a través de uno de los espejos, lo que podría ser una posibilidad muy pequeña. Recuerdo de un artículo de revisión sobre la electrodinámica cuántica de la cavidad que en los años 90 y principios de la década de 2000, la calidad del espejo era tal que un fotón permanecería en la cavidad por una fracción de segundo, que es algo del orden de 50 millones de kilómetros de distancia. viajado.