Descripción del proyecto
Coreografiar la aparición de «balas de luz» para los dispositivos de nueva generación
Al aprovechar el movimiento de los electrones y los fotones, se ha avanzado mucho en áreas que van desde la biomedicina y las energías renovables hasta la ingeniería y las comunicaciones cuánticas. Desde que se informó por primera vez de su generación experimental hace algo más de un decenio, los solitones han dado paso a una nueva era de innovación. Estos paquetes de energía electromagnética también se denominan balas de luz debido a su propagación estable en el espacio y el tiempo, similar a la de las partículas, que es una característica muy buscada para numerosas aplicaciones. El equipo del proyecto NOSTER, financiado con fondos europeos, aplicará sofisticados métodos analíticos y numéricos para comprender qué rige la formación y propagación de los solitones. Dominar su dinámica compleja allanará el camino para coreografiarlos en los dispositivos de nueva generación.
Objetivo
The NOSTER project is about unveiling the dynamics and features of spatiotemporal coherent structures emerging in multimode optical fibers, such as spatiotemporal solitons, also known as light bullets. Solitons are particle-like states, emerging due to a double balance between linear and nonlinear processes, that maintain their shape while propagating in a medium. Solitons arise in a large variety of different natural media, ranging from hydrodynamics and plasma physics, to nonlinear optics and biology. In nonlinear optics, the emergence of solitons is related to the light confinement in time or space. One basic example of a system yielding to this type of state are single mode optical fibers, where the Kerr nonlinearity counteracts the spreading of the light produced by the chromatic dispersion. In multimode optical fibers, temporal and spatial effects, such as chromatic dispersion and diffraction, can occur simultaneously and counteract the Kerr nonlinearity, leading to the space-time confinement of light, and therefore, to the formation of much more complex coherent structures. My approach in this project is to predict and analyze the generation of localized spatiotemporal states, in particular light bullets and vortices, from a pattern forming and bifurcation theory perspective. Applying advanced analytical and numerical methods, I will first elucidate the origin of light bullets, characterizing their dynamics and bifurcation structure. In a second step, I will study the dynamical properties of optical vortices and the potential transition to optical turbulence. In both cases, their interaction dynamics, and the influence of high-order effects and losses will be analyzed. The understanding of such complex dynamics is crucial, and it will enable a tremendous breakthrough in many technological areas such as high-power multimode fiber lasers, optical communication systems, and a large variety of other industrial and biomedical applications.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinador
00185 Roma
Italia