Uno de los secretos para hacer que los pequeños dispositivos láser, como los escalpelos de cirugía oftálmica, funcionen aún más eficientemente es el uso de pequeñas partículas semiconductoras, llamadas puntos cuánticos. En una nueva investigación del Equipo de Nanotecnología del Laboratorio Nacional de Los Alamos, los puntos de tamaño nanométrico sonser manipulado, o "dopado", con electrones adicionales, un tratamiento que empuja los puntos cada vez más cerca de producir la luz láser deseada con menos estimulación y pérdida de energía.
"Cuando adaptamos adecuadamente el perfil de composición dentro de las partículas durante su fabricación, y luego inyectamos dos o más electrones en cada punto, se vuelven más capaces de emitir luz láser. Es importante destacar que requieren una potencia considerablemente menor para iniciar la acción láser,"dijo Victor Klimov, líder del equipo de Nanotecnología.
Para forzar a un material a emitir luz láser, uno tiene que trabajar hacia una "inversión de población", es decir, hacer que el número de electrones en un estado electrónico de mayor energía exceda el número que está en un estado de menor energía.Para lograr esta condición normalmente, uno aplica un estímulo externo óptico o eléctrico de cierta potencia, que debería exceder un valor crítico denominado "umbral de ganancia óptica". En un reciente avance de cambio de paradigma, los investigadores de Los Alamos demostraron queagregando electrones adicionales a sus puntos cuánticos especialmente diseñados, pueden reducir este umbral a prácticamente cero.
Un material láser estándar, cuando es estimulado por una bomba, absorbe la luz por un tiempo antes de que comience a disparar. En el camino al láser, el material pasa por el estado de "transparencia óptica" cuando la luz no se absorbe ni se amplifica.Al agregar portadores de carga adicional a sus puntos cuánticos, los investigadores de Los Alamos pudieron bloquear la absorción y crear el estado de transparencia sin estimulación externa. Esto implica que incluso un bombeo extremadamente débil ahora puede iniciar una emisión láser.
Otro ingrediente importante de esta investigación es un nuevo tipo de puntos cuánticos con sus interiores diseñados para mantener el estado activo por láser durante mucho más tiempo que las partículas estándar. Normalmente, la presencia de electrones adicionales suprimiría el láser porque la energía de puntos cuánticos es rápidaliberado no como una corriente de fotones sino como un calor derrochador. El nuevo diseño de partículas de Los Alamos elimina estas pérdidas parasitarias, redirigiendo la energía de las partículas hacia el canal de emisión ". Estos estudios abren oportunidades emocionantes para realizar nuevos tipos de dispositivos láser de bajo umbral que pueden fabricarsedesde soluciones que utilizan una variedad de sustratos y diseños de cavidades ópticas para aplicaciones que van desde fibra óptica y matrices láser a gran escala hasta iluminación láser y tecnologías de detección de laboratorio en un chip ", dijo Klimov.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por DOE / Laboratorio Nacional de Los Alamos . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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