Los investigadores de la Universidad de California en San Diego han demostrado el primer láser del mundo basado en un fenómeno de física de ondas no convencional llamado estados unidos en el continuo. La tecnología podría revolucionar el desarrollo de los láseres de superficie, haciéndolos más compactos y eficientes energéticamente para las comunicacionesy aplicaciones informáticas. Los nuevos láseres BIC también podrían desarrollarse como láseres de alta potencia para aplicaciones industriales y de defensa.
"Los láseres son omnipresentes en el mundo actual, desde simples punteros láser cotidianos hasta complejos interferómetros láser utilizados para detectar ondas gravitacionales. Nuestra investigación actual impactará muchas áreas de las aplicaciones láser", dijo Ashok Kodigala, Ph.D. de ingeniería eléctrica.estudiante en UC San Diego y primer autor del estudio.
"Debido a que no son convencionales, los láseres BIC ofrecen propiedades únicas y sin precedentes que aún no se han realizado con las tecnologías láser existentes", dijo Boubacar Kanté, profesor de ingeniería eléctrica en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de California en San Diego Jacobs, quien dirigió la investigación.
Por ejemplo, los láseres BIC se pueden sintonizar fácilmente para emitir haces de diferentes longitudes de onda, una característica útil para los láseres médicos diseñados para atacar con precisión las células cancerosas sin dañar el tejido normal. Los láseres BIC también se pueden hacer para emitir haces con formas especialmente diseñadas espiral, rosquilla o curva de campana, llamados haces de vectores, que podrían permitir computadoras y sistemas de comunicación óptica cada vez más potentes que pueden transportar hasta 10 veces más información que las existentes.
"Las fuentes de luz son componentes clave de la tecnología de comunicaciones ópticas de datos en teléfonos celulares, computadoras y astronomía, por ejemplo. En este trabajo, presentamos un nuevo tipo de fuente de luz que es más eficiente que lo que está disponible hoy en día en términos de consumo de energía yvelocidad ", dijo Babak Bahari, estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica en el laboratorio de Kanté y coautor del estudio.
Los estados unidos en el continuo BIC son fenómenos que se predice que existen desde 1929. Los BIC son ondas que permanecen perfectamente confinadas o unidas en un sistema abierto. Las ondas convencionales en un sistema abierto escapan, pero los BIC desafían esta norma- permanecen localizados y no escapan a pesar de tener vías abiertas para hacerlo.
En un estudio anterior, Kanté y su equipo demostraron, a frecuencias de microondas, que los BIC podrían usarse para atrapar y almacenar luz de manera eficiente para permitir una fuerte interacción de la materia de luz. Ahora, están aprovechando los BIC para demostrar nuevos tipos de láseres.El equipo publicó el trabajo el 12 de enero en Naturaleza .
Hacer el láser BIC
El láser BIC en este trabajo está construido a partir de una delgada membrana semiconductora hecha de indio, galio, arsénico y fósforo. La membrana está estructurada como una matriz de cilindros de tamaño nanométrico suspendidos en el aire. Los cilindros están interconectados por una red de soportepuentes, que proporcionan estabilidad mecánica al dispositivo.
Al alimentar la membrana con un rayo láser de alta frecuencia, los investigadores indujeron al sistema BIC a emitir su propio rayo láser de baja frecuencia a la frecuencia de las telecomunicaciones.
"En este momento, esta es una demostración de prueba de concepto de que podemos lograr una acción duradera con los BIC", dijo Kanté.
"Y lo que es notable es que podemos lograr que el láser de superficie se produzca con matrices tan pequeñas como 8 × 8 partículas", dijo. En comparación, los láseres de superficie que se usan ampliamente en comunicaciones de datos y sensores de alta precisión, llamados VCSELláseres emisores de superficie de cavidad vertical, necesitan conjuntos mucho más grandes 100 veces, y por lo tanto más potencia, para lograr el láser.
"El popular VCSEL puede algún día ser reemplazado por lo que llamamos el estado unido a 'BICSEL' en el láser emisor de superficie continuo, lo que podría conducir a dispositivos más pequeños que consuman menos energía", dijo Kanté. El equipoha presentado una patente para el nuevo tipo de fuente de luz.
señaló que la matriz también se puede ampliar para crear láseres de alta potencia para aplicaciones industriales y de defensa, señaló. "Un desafío fundamental en los láseres de alta potencia es el calentamiento y con las eficiencias previstas de nuestros láseres BIC, una nueva era de láserlas tecnologías pueden ser posibles ", dijo Kanté.
El siguiente paso del equipo es hacer láseres BIC que funcionen con electricidad, en lugar de ser alimentados ópticamente por otro láser. "Un láser bombeado eléctricamente es fácilmente portátil fuera del laboratorio y puede funcionar con una fuente de batería convencional", dijo Kanté.
Documento completo: "Acción láser de estados unidos fotónicos en continuo". Los autores del estudio son: Ashok Kodigala *, Thomas Lepetit *, Qing Gu *, Babak Bahari, Yeshaiahu Fainman y Boubacar Kanté de UC San Diego.
* Estos autores contribuyeron igualmente a este trabajo.
Esta investigación fue apoyada por un Premio de Carrera de la Fundación Nacional de Ciencias ECCS-1554021, la Iniciativa de Investigación de la Universidad de Investigación Naval de Múltiples Universidades N000014-13-1-0678 y UC San Diego.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Liezel Labios. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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