Consiguen hacer invisibles los objetos manipulando las ondas luminosas

Investigadores del Instituto Nacional de la Investigación Científica de Montreal (INRS) han ideado un nuevo método de disimulación óptica que convierte a cualquier objeto en prácticamente invisible.

El dispositivo se llama “capa de invisibilidad espectral” y es la primera tecnología del género que se basa en la manipulación del color (o la frecuencia) de las ondas luminosas que interactúan con un objeto. Esta manipulación es la que permite convertir en invisible a un objeto.

Las ondas luminosas son ondas electromagnéticas y transversales en su mayoría, que se propagan en línea recta y forman parte del espectro electromagnético, que es el conjunto de longitudes de onda de todas las radiaciones electromagnéticas.

El espectro incluye los rayos gamma, los rayos X, la radiación ultravioleta, la luz visible y la radiación infrarroja. Y se extiende desde el cero hasta el infinito en frecuencia y longitud de onda.

Nuestros ojos sólo perciben una pequeña gama de las frecuencias del espectro electromagnético, llamada luz visible o espectro visible. El espectro visible no es otro que el rango de longitudes de onda que percibimos como colores, con el violeta en un extremo y el rojo en el otro. Algunas fuentes luminosas, ya sean artificiales o naturales, contienen más de una frecuencia específica, llamadas fuentes de banda ancha, de las que la luz del Sol es un claro ejemplo.

Miramos colores

Cuando miramos un objeto,  lo que realmente percibimos es la interacción de estas frecuencias luminosas con el objeto que estamos mirando. Cuando la luz del Sol alcanza a un objeto de color verde, refleja la frecuencia de la luz de ese color, mientras que las otras frecuencias de colores de la luz solar pasan simplemente a través del objeto. No son reflejadas y no las vemos: sólo percibimos el verde y decimos que ese objeto es verde.

Nuestros ojos detectan por tanto la luz reflejada como el verdadero color del objeto. El nuevo dispositivo lo que hace es intervenir en esta interacción nuestra con el objeto para convertirlo en invisible.

Para hacerlo invisible, el dispositivo utiliza un filtro especialmente ideado para desplazar temporalmente las frecuencias de la luz. Por ejemplo, si hablamos del objeto verde, las longitudes de onda correspondientes al verde en el seno del espectro electromagnético se convierten en longitudes de onda de otro color gracias a un filtro. Eso hace que el objeto sea imperceptible para el ojo humano. Si no vemos el color verde que refleja, sencillamente no vemos el objeto.

Otra ventaja adicional del sistema es que, al distorsionar el color verde, la onda luminosa del color verde atraviesa el objeto como una onda más (no verde), lo que impide que la manipulación sea detectada. Esta ventaja resuelve la limitación de anteriores técnicas de invisibilidad, en las que la onda verde lo que haría sería rodear al objeto, en vez de atravesarlo. En esa técnica, la distorsión es detectada y el efecto invisibilidad se deprecia.

“La solución que nosotros proponemos resuelve el problema de la interferencia permitiendo a la onda propagarse a través del objeto (de color verde en el ejemplo), más que rodearlo, evitando así una interacción entre la onda y el objeto”, explica Luis Romero Cortes, uno de los investigadores, en un comunicado.

Más seguridad en las  telecomunicaciones

Si bien el dispositivo necesita un mayor desarrollo antes de que pueda traducirse en una capa de invisibilidad al estilo de Harry Potter, podría ser útil para una gama de objetivos de seguridad, señalan los investigadores.

Por ejemplo, los sistemas de telecomunicación actuales usan ondas de banda ancha como señales de datos para transferir y procesar información. El encubrimiento espectral podría usarse para determinar selectivamente qué operaciones se aplican a una onda de luz y cuáles se "hacen invisibles" durante ciertos períodos de tiempo. Esto podría evitar que un espía recopile información probando una red de fibra óptica con luz de banda ancha.

Asimismo, eliminar selectivamente y posteriormente restablecer colores en las ondas de banda ancha que se utilizan como señales de datos de telecomunicaciones, podría permitir que se transmitan más datos a través de un enlace determinado, ayudando a aliviar los atascos a medida que las demandas de datos continúan creciendo.

La técnica podría usarse también  para minimizar algunos problemas clave en los enlaces de telecomunicaciones de banda ancha actuales, por ejemplo reorganizando el espectro de energía de señal para hacerlo menos vulnerable a la dispersión, fenómenos no lineales y otros efectos no deseados, que afectan las transmisiones de señales de datos.

Aunque que los investigadores reconocen que el encubrimiento espectral sólo funciona cuando el objeto se ilumina desde una única dirección espacial, señalan sin embargo que debería ser posible extender el concepto para hacer que un objeto sea invisible bajo la iluminación desde todas las direcciones. El equipo planea continuar su investigación hacia este objetivo.

Referencia

Full-field broadband invisibility through reversible wave frequency-spectrum control. Luis Romero Cortés, Mohamed Seghilani, Reza Maram, and José Azaña. Optica Vol. 5, Issue 7, pp. 779-786 (2018) DOI:https://doi.org/10.1364/OPTICA.5.000779