El director alza la batuta y la orquesta no solo produce sonido, sino una partitura compleja: cada nota suena en su momento, con su altura y su volumen. La luz también puede ser una partitura si se controlan su espectro y su tiempo. Antes, esto requería montajes voluminosos que no podían reconfigurarse una vez construidos. Ahora, los investigadores han creado un chip fotónico programable que dirige los pulsos de luz, y una red neuronal que indica cómo lograr el patrón deseado.

La base del sistema es un láser de femtosegundos cuyos pulsos entran en un chip de ocho etapas de interferómetros. Cada etapa divide el pulso en dos copias con un retardo ajustable de 1 a 128 picosegundos. Los desfasadores termoópticos fijan los coeficientes de división, formando una secuencia de hasta 256 pulsos con un paso de 1 picosegundo. Tras la amplificación y compresión, esta secuencia se lanza a una fibra altamente no lineal, donde nace el supercontinuo: un espectro de luz muy amplio a partir de un solo pulso láser.

Para controlar el resultado se utiliza el muestreo óptico asíncrono: un segundo láser con una frecuencia de repetición ligeramente distinta escanea la señal de salida, y un cristal BBO produce un espectrograma: un mapa de la distribución de energía en el tiempo y las longitudes de onda. La optimización se realiza con un algoritmo genético y un enjambre de partículas, mientras que una red neuronal predice los espectrogramas a partir de los ajustes del chip, acelerando la búsqueda.

El experimento demostró que el sistema genera cinco patrones complejos en una banda de 400 nm con una resolución temporal de 922 femtosegundos. Entre ellos se incluyen dos pulsos a 1700 nm con un retardo de 150 picosegundos, cuatro pulsos con un paso de 60 picosegundos, la superposición sincrónica de cuatro longitudes de onda de 1640 a 1730 nm y retardos espectralmente codificados de ±40 picosegundos. La red neuronal, entrenada con 5000 espectrogramas experimentales, predijo nuevos con un error del 12,2% y redujo el tiempo de optimización de 3 horas a minutos, es decir, 15 veces.

Antes, las fuentes de luz de banda ancha tenían un perfil fijo y no podían reconfigurarse de manera flexible. Ahora, el usuario solo define las coordenadas objetivo en el espectrograma y el sistema encuentra por sí mismo los ajustes del chip. Esto convierte al supercontinuo de una fuente fija en una herramienta sintonizable, aplicable ya en microscopía multifotónica, espectroscopía y procesamiento de materiales. El chip director interpreta cualquier partitura de luz bajo demanda.