Convertir luz de una longitud de onda o "color" a una longitud de onda más corta, un proceso necesario para una comunicación eficiente y una fabricación avanzada, generalmente es ineficiente. Para abordar esa ineficiencia, un equipo construyó una estructura especializada en capas con pequeñas cavidades metálicas quemejora la eficiencia de conversión de la luz en órdenes de magnitud. Las cavidades también pueden alterar otras características dirección y polarización del haz de luz saliente.
El nuevo concepto explicado en los estudios puede abrir puertas para láseres avanzados para comunicaciones ópticas y fabricación eficiente. También puede apoyar los esfuerzos para miniaturizar componentes ópticos para computación de alta velocidad, telecomunicaciones, cámaras y computación cuántica que resolverán problemas computacionales actualmenteintratable por las supercomputadoras de hoy.
Este nuevo concepto involucra matrices de nanocavidades ópticas llamadas metamateriales, que se agregan a semiconductores heteroestructuras de capas finas para permitir una mediación eficiente de la luz. Un "pozo cuántico" una heteroestructura de semiconductores diseñada que confina partículas portadoras de carga- como los electrones - a un movimiento bidimensional con estados de energía distintos se utiliza para convertir un color de luz láser en otro, pero ha sido un desafío convertir eficientemente la luz láser debido a reglas mecánicas cuánticas desfavorables para estas transiciones electrónicasAhora, los investigadores liderados por Sandia National Laboratories han creado un sistema que efectivamente acopla la luz dentro y fuera de los pozos cuánticos semiconductores. El sistema crea luz intensa dentro de los pozos cuánticos y puede diseñarse para controlar las características del rayo láser saliente. En este nuevoestructura, los científicos diseñaron nanocavidades siguiendo conceptos de metamateriales y fabricaron las cavidades en la parte superior del semiconductor estructura.
Los científicos diseñaron las nanocavidades doradas en forma de "C" para tener frecuencias especiales de "resonancia" que obligan a la luz láser a obedecer las reglas impuestas por las transiciones electrónicas. Cuando las frecuencias de resonancia se hacen iguales a la transición entre subbandasenergía, se logra un acoplamiento muy eficiente de la luz en los pozos cuánticos y se genera luz al doble de la frecuencia un proceso conocido como segunda generación de armónicos dentro del pozo cuántico, porque las cavidades también se diseñaron para tener una resonancia en el nuevofrecuencia, las nanocavidades irradian eficientemente la luz hacia afuera. Otra característica interesante de las nanocavidades es que su disposición en la superficie permite determinar la forma y polarización del rayo láser saliente. Esto permite nuevas capacidades para controlar los haces ópticos, creandonueva funcionalidad: el diseño de las nanocavidades y la elección de los "pozos cuánticos" permiten formas y energías arbitrarias del haz resultante, a través de la mayoría de los iespectro infrarrojo que puede ser útil para una amplia gama de aplicaciones.
Este trabajo fue apoyado por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de los EE. UU. Oficina de Ciencias Básicas de la Energía y el Centro de Nanotecnologías Integradas, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Departamento de Energía, Oficina de Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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