MATEMÁTICAS, FÍSICA Y QUÍMICA: Física

Nuevo láser para trabajar a temperatura ambiente y reducir hasta mil veces el consumo

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Científicos de la Universidad de Valencia y el CSIC han desarrollado un dispositivo láser semiconductor con el que se podría ahorrar entre 100 y 1.000 veces la energía que consumen los dispositivos láseres actuales. El trabajo ha sido seleccionado como uno de los 30 más relevantes del año 2015 en el área de la óptica.

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UV | | 22 enero 2016 12:25

<p>Reproducción de la emisión del dispositivo láser formado por puntos cuánticos semiconductores situados en el interior de una microcavidad de cristal fotónico. / P.A. Postigo/disseny: E. Sahagun</p>

Reproducción de la emisión del dispositivo láser formado por puntos cuánticos semiconductores situados en el interior de una microcavidad de cristal fotónico. / P.A. Postigo/disseny: E. Sahagun

Tres investigadores de la Universidad de Valencia forman parte del equipo internacional que ha diseñado y evaluado un nuevo dispositivo láser semiconductor. Los resultados revelan que podría ahorrar entre 100 y 1.000 veces la energía que gastan los actuales dispositivos láseres.

Según los investigadores, los láseres necesitan un bombeo externo –óptico (luz) o bien eléctrico (corriente)– para empezar a emitir luz láser. “Si este umbral es muy alto, el sistema necesita mucha potencia para funcionar. Sin embargo, si este umbral es bajo, se necesita poca potencia y podemos decir que el sistema es más eficiente”, señalan.

Uno de los paradigmas de la investigación en este campo es conseguir láseres de umbral nulo, con los cuales prácticamente no se necesitaría consumo extra, ya que cualquier aportación de corriente o de luz, por mínima que fuera, sería suficiente para conseguir luz láser.

El dispositivo láser se basa en la emisión óptica de nanoestructuras semiconductoras en una cavidad de cristal fotónico a temperatura ambiente

El dispositivo láser fabricado en el Instituto de Microelectrónica de Madrid (CSIC) y testado en la Unitat de Materials i Dispositius Optoelectrònics del Institut de Ciències dels Materials de la Universitat de València (ICMUV), se basa en la emisión óptica de nanoestructuras semiconductoras embebidas en una cavidad de cristal fotónico, que opera casi sin umbral y a temperatura ambiente.

Es un dispositivo que, por sus características, es adecuado para usarlo en circuitos fotónicos, equiparables a los circuitos electrónicos pero que, en lugar de operar con corrientes y voltajes, funcionan con luz.

A diferencia de los láseres sin umbral fabricados hasta ahora, que requieren muy bajas temperaturas para funcionar (-269º C), este dispositivo trabaja a temperatura ambiente, “lo que abarata significativamente la tecnología y permite pensar en su inserción en el tejido productivo”, según los investigadores.

La tercera de sus ventajas proviene de la longitud de onda en la cual trabaja, 1.286 nanómetros (1 nanómetro = 1 nm), correspondiente a la segunda ventana espectral de las telecomunicaciones. Hay dos zonas espectrales específicas usadas principalmente en las tecnologías de comunicaciones que usan fibra óptica: la segunda ventana (1.300 nm), donde los pulsos de luz no presentan dispersión temporal, y la tercera ventana (1.550 nm), donde la luz sufre el mínimo nivel de pérdidas al propagarse por la fibra.

Por esta razón, afirman los expertos, este tipo de dispositivo sería fácilmente integrable en nuevos equipos de fibra óptica, lo que permitiría desarrollar tecnologías de telecomunicaciones, tecnologías de almacenaje de datos o biosensores de alta sensibilidad. Con esto se reducirían los consumos y se ofrecerían alternativas tecnológicas mucho más eficientes y sostenibles.

Este trabajo se desarrolló en el Instituto de Microelectrónica de Madrid (CSIC), en la  Unitat de Dispositius Optoelectrònics (UMDO-Universitat de València) y en el Laboratory for Solid State Physics (ETH Zuric). El artículo, publicado en la revista Optica, ha sido seleccionado por la Optical Society of America como uno de los 30 más relevantes del año 2015 del campo de la óptica.

Referencia bibliográfica:

I. Prieto et al. "Near thresholdless laser operation at room temperature". Optica 2 (1): 66-69, 2015. (+ New)

Zona geográfica: España
Fuente: UVEG

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