Recientemente, un equipo internacional de investigadores llevados por los investigadores de la universidad de ITMO (Rusia) anunció que ha desarrollado el laser más compacto del semiconductor del mundo de la gama ligera visible en la temperatura ambiente. Según el autor del equipo de investigación, este laser es un nanoparticle con un tamaño de solamente 310 nanómetros (cerca de 1/3000 de un milímetro), que pueden generar la luz coherente verde en la temperatura ambiente y se pueden incluso considerar a simple vista usando un microscopio óptico estándar.
Vale el mencionar de que los científicos han superado con éxito la parte verde de la banda ligera visible. El investigador principal de este artículo, Sergey Makarov, profesor en la escuela de la física y de la ingeniería de la universidad de ITMO, dijo: “En semiconductores luminescentes modernos, en el campo, hay ‘problema del hueco verde un’. El hueco verde significa que la eficacia de quántum de los materiales convencionales del semiconductor usados en diodos electroluminosos cae agudamente en la parte verde del espectro. Este problema complica el desarrollo de los nanolasers de la temperatura ambiente hechos de los materiales convencionales del semiconductor. ”
El equipo de investigación de la universidad de ITMO eligió el haluro de la perovskita como el material para su laser nano. Los lasers tradicionales se componen del medio activo de dos elementos-uno de la llave que permite la excitación y emisión coherente y un resonador óptico que ayude al interior de la energía electromágnetica del encierro durante mucho tiempo. La perovskita puede proporcionar estas dos características: cierta forma de las partículas del nanómetro puede actuar como medios activos y resonadores de gran eficacia. Como consecuencia, los científicos tuvieron éxito en producir 310 nanómetro-clasificaron las partículas cubo-formadas que, cuando son excitadas por el laser del femtosegundo pulsan, pueden generar la radiación de laser en la temperatura ambiente.
Ekaterina Tiguntseva dicha, un investigador menor en la universidad de ITMO y uno de los co-autores del papel. “Utilizamos el laser del femtosegundo pulsamos para bombear nanolasers. Irradiamos nanoparticles aislados hasta que el umbral de la generación del laser de una intensidad específica de la bomba se alcance. Hemos probado que este nanolaser puede actuar dentro por lo menos de un millón ciclos de la excitación. “La unicidad del nanolaser desarrollado por el equipo de investigación no se limita a su tamaño pequeño. Los nanoparticles nuevamente diseñados pueden también limitar con eficacia la energía de la emisión estimulada y proporcionar la amplificación suficientemente alta del campo electromagnético para la generación del laser.
Kirill Koshelev, un investigador menor en la universidad de ITMO y uno de los co-autores del artículo, explicaron: “La idea es que la generación del laser es un proceso del umbral. Es decir, usted utiliza pulsos del laser para excitar nanoparticles en una intensidad específica del ‘umbral’ de una fuente de luz externa. Las partículas comienzan a producir la emisión del laser. Si usted no puede limitar la luz bastante a una buena gama, no habrá emisión del laser. En experimentos anteriores con otros materiales y sistemas, pero con ideas similares, muestra que usted puede utilizar resonancia del cuarto-orden o de Mie del quinto-orden, así que significa que en la frecuencia generada por el laser, la longitud de onda ligera en los partidos materiales el volumen del resonador cuatro a cinco veces la resonancia. Hemos probado que nuestras partículas apoyan la resonancia de Mie del tercero-orden, que es la anterior nunca hecha. Es decir cuando el tamaño del resonador es igual a tres longitudes de onda de la luz dentro del material, podemos producir la emisión estimulada coherente.”
Otra cosa importante es que los nanoparticles se pueden utilizar como laser sin la aplicación de la presión externa o de temperaturas muy bajas. Todos los efectos descritos en el estudio fueron producidos en la presión atmosférica normal y la temperatura ambiente. Esto hace esta tecnología atractiva a los expertos que se especializan en la fabricación de microprocesadores ópticos, de los sensores, y de otros dispositivos que utilicen la luz para transmitir y la información de proceso, incluyendo los microprocesadores para los ordenadores ópticos.
La ventaja de los lasers que trabajan en la gama ligera visible es que son más pequeños que fuentes de luz rojas e infrarrojas con las mismas características cuando el resto de las características son lo mismo. De hecho, el volumen de un pequeño laser tiene generalmente una relación cúbica con la longitud de onda emitida, y puesto que la longitud de onda de la luz verde es tres veces más pequeña que la de la luz infrarroja, el límite de miniaturización es mucho mayor para los lasers verdes. Esto es esencial para la producción de componentes ultra-compactos para los sistemas informáticos ópticos futuros.