211service.com
Pulsos oscuros del láser de punto cuántico
Cuando piensa en un láser, probablemente se imagina un rayo de luz continuo. Pero muchos láseres emiten pulsos de luz increíblemente intensos y cortos; estos láseres pulsados se utilizan en dispositivos médicos y de laboratorio, y en equipos industriales. Ahora, los investigadores han desarrollado un nuevo tipo de láser pulsado que utiliza puntos cuánticos para emitir ráfagas no de luz, sino de oscuridad, un truco que podría resultar útil para la comunicación óptica y el análisis químico rápido.
De nuevo prendido, de nuevo apagado: El láser de pulso oscuro, que utiliza puntos cuánticos, se ve aquí como la tira delgada unida a los cables.
El nuevo láser de pulso oscuro fue desarrollado por científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y el instituto de investigación JILA en Boulder, CO. El láser NIST emite luz puntuada con ráfagas de oscuridad extremadamente cortas. Piense en ello como un láser de onda continua, excepto con un obturador realmente rápido, dice Richard Mirin , científico del NIST.
Este obturador crea pulsos oscuros que duran 90 picosegundos. Esta velocidad de operación podría ayudar a los científicos a investigar reacciones químicas y biológicas ultrarrápidas. Un láser de pulso oscuro también podría usarse en un esquema de telecomunicaciones de fibra óptica donde la información se codificaría como pulsos oscuros, que tienden a poder viajar largas distancias sin degradar su calidad.
Los pulsos son generados por puntos cuánticos dentro de un chip hecho de capas ultrafinas de materiales semiconductores. Una caída periódica en la intensidad de alrededor del 70 por ciento es causada por un desajuste en la velocidad con la que los puntos cuánticos y los materiales circundantes interactúan con la corriente eléctrica y los fotones producidos internamente. Los láseres semiconductores ya se encuentran en sistemas de telecomunicaciones, reproductores de DVD y punteros láser. Pero este diseño de láser es diferente en el sentido de que utiliza puntos cuánticos, estructuras del tamaño de un átomo que emiten luz cuando se excitan, para producir pulsos oscuros.
Mirin de NIST dice que el grupo inicialmente quería hacer un láser de pulso brillante usando puntos cuánticos. Los puntos cuánticos se pueden utilizar para hacer láseres que tengan una amplia gama de colores. Resulta que el proceso de descubrimiento nos llevó a algo interesante con esta configuración particular de [punto cuántico], dice.
Dirk Englund , profesor de ingeniería eléctrica y física aplicada en la Universidad de Columbia, dice que los pulsos oscuros creados por los científicos de NIST y JILA son similares a las cuasi-partículas conocidas llamadas solitones oscuros. Los solitones regulares son pulsos de luz que pasan a través de un material óptico especial que evita que se dispersen o pierdan energía a distancia. Los solitones oscuros son la ausencia de energía en un fondo de haz continuo, dice Englund.
Pero es difícil generar solitones oscuros, razón por la cual la técnica no se ha utilizado en telecomunicaciones, dice Mirin. La configuración es engorrosa y, a veces, solo se produce un único solitón oscuro. El nuevo láser de pulso oscuro facilita la producción de un efecto similar al de un solitón, dice Mirin.
Si bien no parece que estos pulsos oscuros sean en realidad solitones, dice Englund, son similares y podrían resultar útiles en aplicaciones de comunicaciones y mediciones ópticas.
Es demasiado pronto para prometer que los pulsos oscuros revolucionarán las telecomunicaciones, dice Mirin. Dado que los sistemas de comunicaciones actuales utilizan pulsos de luz brillantes, las fibras ópticas se han diseñado para reducir la cantidad de energía perdida debido a la dispersión, lo que significa que los pulsos oscuros no pueden viajar de manera eficaz a lo largo de la fibra existente. Los láseres de pulso oscuro necesitarían su propio tipo de fibra especialmente diseñada. Aún así, se siente alentado de que el descubrimiento de una fuente compacta y confiable de pulsos oscuros pueda abrir nuevas áreas de investigación.