Simulación de la propagación de la luz en un medio con un gradiente de índice de refracción inducido ultrasonido

La modulación del índice de refracción en un medio por estímulos externos permite un control rápido y reversible de la propagación de la luz. Esta tecnología para controlar la luz ha llevado a nuevos descubrimientos en una amplia gama de campos de investigación, desde la física hasta las ciencias de la vida, y ha desempeñado un papel importante en el desarrollo de dispositivos fotónicos. En este artículo, nos centramos en el ultrasonido como un estímulo externo y hemos ideado un método para controlar el índice de refracción de un medio utilizando ultrasonido. Nuestro grupo de investigación ha descubierto previamente que se indujo un gradiente de índice de refracción gigante (Δn del orden de 10−2) cuando se irradiaba agua con ultrasonido de alta frecuencia (rango de 100 MHz) y alta intensidad (del orden de MPa). Aquí, informamos sobre simulaciones de trazado de rayos en un medio con un gradiente de índice de refracción inducido por radiación ultrasónica. Se desarrolló un modelo numérico del gradiente de índice de refracción basado en los datos experimentales, y se realizaron simulaciones de trazado de rayos utilizando la ecuación de Euler-Lagrange. Los resultados de la simulación de trazado de rayos fueron numéricamente cercanos a los perfiles del haz láser observados en el experimento cuando el haz láser incidía en el medio con gradiente de índice de refracción.