Investigadores de la Universidad de Bath, Reino Unido, han creado un nuevo tipo de láser capaz de emitir pulsos y una emisión continua de infrarrojo medio IR entre 3.1 y 3.2 micras, un rango espectral que durante mucho tiempo ha presentado un gran desafío para los desarrolladores de láser.El logro podría ayudar en el desarrollo de nuevos usos para los láseres de infrarrojos medios, que actualmente se utilizan en aplicaciones como la espectroscopía, la detección ambiental y la detección de explosivos.
El nuevo láser, detallado en el diario de alto impacto de The Optical Society óptica combina aspectos de los láseres de gas y fibra. Los láseres de fibra son útiles porque tienden a ser estables y fáciles de usar, producen haces de alta calidad, pueden emitir a altas potencias y son fáciles de enfriar. Colocando un gas adecuado dentro deuna fibra óptica hueca permitió a los investigadores crear un láser de fibra de gas con emisión de IR media. Los láseres son fundamentales para miles de productos de consumo, industriales y científicos; los usos de cada tipo de láser dependen de factores como la potencia, la calidad del haz y la longitud de onda.
"Más allá de aproximadamente 2.8 micras, los láseres de fibra convencionales comienzan a caerse en términos de potencia, y la otra tecnología principal para los láseres de cascada cuántica de IR medio, no se recupera hasta más allá de 3.5 micras", dijo William Wadsworth, quienco-dirigió el equipo de investigación con Jonathan Knight, también en la Universidad de Bath. "Esto ha dejado una brecha que ha presentado una gran dificultad".
Nuevas fibras de núcleo hueco
La clave del éxito del láser fue el desarrollo del equipo de fibras de sílice de núcleo hueco que funcionan excepcionalmente bien en el IR medio. Las fibras de núcleo hueco son una nueva clase de fibras que utilizan estructuras de vidrio internas para confinar la luz dentro de núcleos huecos, mientras queLas fibras ópticas tradicionales confinan la luz en un núcleo sólido de vidrio.
"Puedes pensar en las estructuras de nuestras fibras como burbujas de vidrio muy largas y delgadas", explicó Wadsworth. "Al rodear la región del espacio en el medio de la fibra con las burbujas, la luz reflejada por las burbujas sequedar atrapado dentro del núcleo hueco "
Debido a que la luz que viaja dentro de una fibra de núcleo hueco permanece principalmente en el núcleo vacío, estas fibras superan la tendencia del vidrio a base de sílice a absorber la luz a longitudes de onda superiores a 2,8 micras. La sílice es el material preferido para las fibras ópticas porque es económico y fácilpara fabricar y extremadamente fuerte.
Creando un láser
Los investigadores reconocieron que sus nuevas fibras de núcleo hueco podrían permitir un nuevo tipo de láser de fibra. Los láseres requieren una corriente eléctrica u otro láser para excitar los electrones de un material, que luego emiten fotones cuando vuelven a su estado normal. Los investigadores usaron acetilenogas porque emite en el IR medio y puede excitarse o bombearse utilizando láseres diseñados para la industria de las telecomunicaciones. Las fibras de núcleo hueco proporcionaron una forma de atrapar la luz y el gas en el mismo lugar para que puedan interactuar duranteuna distancia muy larga: 10 u 11 metros en este caso.
Los investigadores de la Universidad de Bath, así como otros grupos de investigación, han demostrado previamente que el gas dentro de una fibra puede interactuar con la luz para producir una emisión de IR media. En el nuevo trabajo, los investigadores agregaron una fibra de retroalimentación, el último componente necesario para considerarel dispositivo es un verdadero láser. La fibra de retroalimentación toma una pequeña cantidad de luz producida en la fibra que contiene el gas acetileno y usa esa luz para sembrar otro ciclo de amplificación de luz, reduciendo así la potencia de la bomba requerida para producir un rayo láser.
Una ventaja importante del nuevo diseño es su uso de láseres de diodo de telecomunicaciones maduros, que son prácticos, económicos y disponibles en altas potencias. Los investigadores planean usar un láser de bomba de mayor potencia para aumentar la potencia del láser de fibra de gas.
expansión futura
"Desarrollamos una forma de utilizar la luz para bombear moléculas y generar luz que no es tan común ver en un sistema láser", dijo Fei Yu, miembro del equipo de investigación. "Esta nueva forma de construir un láser de gas podríaexpandirse para hacer más y más tipos de láser que habrían sido imposibles sin nuestra fibra de núcleo hueco ".
Los investigadores dicen que varios otros gases deberían funcionar con su láser de fibra de gas, permitiendo la emisión de hasta 5 micras. "Este láser es solo un uso de nuestra fibra de núcleo hueco", dijo Muhammad Rosdi Abu Hassan, estudiante de doctoradoy primer autor del artículo: "Lo vemos estimulando otras aplicaciones de la fibra hueca y nuevas formas de interactuar diferentes tipos de rayos láser con gases en varias longitudes de onda, incluyendo longitudes de onda que no esperaría que funcionen".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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