En su nivel más básico, un láser aleatorio es precisamente lo que su nombre implica; aleatorio. Es aleatorio en el espectro de luz que produce y en la forma en que se emite la luz, lo que hace que sea una fuente láser extremadamente versátil, casi inútilpara la mayoría de las aplicaciones prácticas.
Entonces, ¿cómo controla parte de la aleatoriedad para hacer dispositivos útiles? Es una pregunta que llevó a un equipo de investigadores de la Universidad de Nuevo México a un descubrimiento que está llevando la tecnología láser al siguiente nivel.
"Ha sido increíble ver cómo ha progresado este proyecto", dijo Behnam Abaie, estudiante de doctorado en el Centro de Materiales de Alta Tecnología CHTM de la UNM. "Cuando vine a trabajar con el Profesor [Arash] Mafi,Sabía que este proyecto tenía el potencial de ser muy exitoso, pero nunca esperé esto ".
Abaie es el primer autor en el artículo, 'Lasseado aleatorio en una fibra óptica de localización Anderson', publicado recientemente en Nature's Light: Science & Applications. El artículo proporciona un análisis técnico de cómo el equipo de investigación, dirigido por CHTM Interim DirectorArash Mafi es capaz de controlar de manera confiable estos láseres extremadamente potentes, pero anteriormente incontrolables.
"Nuestro éxito al poder controlar estos láseres aleatorios aborda problemas de hace una década que han impedido que estos láseres se conviertan en dispositivos convencionales", dijo Mafi, quien también es profesor asociado en el Departamento de Física y Astronomía de la UNM. "Es uncontribución muy emocionante "
Los láseres tradicionales constan de tres componentes principales: una fuente de energía, ganancia media y cavidad óptica. La fuente de energía se proporciona a través de un proceso llamado 'bombeo' y se puede suministrar a través de una corriente eléctrica u otra fuente de luz. Esa energía luego pasa a través deel medio de ganancia que contiene propiedades que amplifican la luz. La cavidad óptica - un par de espejos a cada lado del medio de ganancia - hace rebotar la luz de un lado a otro a través del medio, amplificándola cada vez. El resultado es un intenso dirigido.haz de luz llamado láser.
Los láseres aleatorios, en comparación, funcionan con una bomba, un medio de ganancia altamente desordenado pero sin cavidad óptica. Son extremadamente útiles debido a su simplicidad y amplias características espectrales, lo que significa que un solo láser aleatorio puede producir un haz de luz que contiene múltiplesespectros, una propiedad muy beneficiosa para ciertas aplicaciones como la imagen biomédica. Sin embargo, dada su naturaleza, los láseres aleatorios son difíciles de controlar de manera confiable debido a su salida multidireccional y fluctuación caótica.
El equipo de la UNM, en colaboración con investigadores de la Universidad de Clemson y la Universidad de California en San Diego, ha podido superar estos obstáculos de manera eficiente, una victoria que esperan que siga impulsando el uso de láseres aleatorios.
"Nuestro dispositivo tiene todas las excelentes cualidades de un láser aleatorio, más estabilidad espectral y es altamente direccional", dijo Mafi. "Es un desarrollo maravilloso".
Los investigadores pueden lograr estos resultados a través de la fabricación y el uso de una fibra óptica de vidrio Anderson de localización única. La fibra está hecha de un 'cuarzo satinado', un vidrio artesanal extremadamente poroso que generalmente solo se usa para calibrar la maquinaria que dibujaFibra óptica. Cuando se estira en varillas largas, el material poroso forma docenas de canales de aire microscópicos en cada fibra.
"El vidrio que estamos usando para estas fibras ópticas es en realidad un material que normalmente desechamos porque es muy poroso", dijo Abaie. "Pero son esos agujeros en el vidrio los que realmente están creando los canales que controlanel láser "
Una vez que se llena con un medio de ganancia y se bombea con un láser verde de un solo color, el láser aleatorio se vuelve menos aleatorio y altamente controlable, gracias a un fenómeno conocido como Localización de Anderson.
"Todavía hay mucho que aprender sobre Anderson Localization pero es emocionante para nosotros ser parte de este desarrollo", dijo Mafi. "Para poder crear dispositivos que utilicen este fenómeno, está llevando la ciencia a otro nivel más"
Mafi y su equipo de investigación son algunos de los principales expertos en localización de Anderson. En 2014, publicaron un artículo en un dispositivo diferente capaz de transmitir imágenes usando el fenómeno. Esa investigación fue nombrada uno de los diez principales avances del año de Physics World.
En el futuro, Mafi dice que esperan ampliar el espectro de este nuevo dispositivo y hacerlo más eficiente, creando una fuente de iluminación de amplio espectro que pueda utilizarse en todo el mundo.
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Materiales proporcionado por Universidad de Nuevo México . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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