Ads-728

Ads-728

Psicología

Astrofísica

Genética

Neurociencia

» » El más poderoso láser de Terahercios de cascada cuántica del mundo

Referencia: Science.Daily.com , 30 de octubre 2013

Cuando se trata de imágenes de diagnóstico, de análisis de sustancias desconocidas o de comunicación ultrarrápida, las fuentes de radiación de terahercios se están volviendo más y más importantes. Y en la Universidad Tecnológica de Viena, se ha logrado un avance importante a este respecto.

Las ondas de terahercios son invisibles, pero increíblemente útiles, ya que pueden penetrar en muchos materiales que son opacos a la luz visible y resultan perfectos para detectar una variedad de moléculas. La radiación de terahertz puede producirse usando diminutos rayos láser de cascada cuántica, de tan sólo unos pocos milímetros de ancho. Este tipo especial de láser consiste en capas semiconductoras hechas a medida en una escala nanométrica. En la Universidad Tecnológica de Viena (TU Viena), ya se ha establecido un nuevo récord mundial, mediante una técnica de fusión especial, se han unido dos estructuras simétricas láser, dando lugar a una intensa luz láser cuádruple.

Los electrones que saltan crean la luz de terahercios

Para los electrones de cada capa del láser en cascada cuántica, sólo se permiten ciertos niveles distinguibles de energía. Si se aplica la corriente eléctrica correcta, los electrones saltan de capa a capa, y en cada paso emiten energía en forma de luz . De esta manera, la exótica radiación de terahertz, con longitudes de onda en el régimen submilimétrico (entre las microondas y los infrarrojos) se pueden producir con alta eficiencia.

Muchas moléculas absorben la luz de esta región espectral de una manera muy característica, que se puede considerar que tienen una "huella óptica digital". Debido a esto, la radiación de terahercios se puede utilizar como detector químico. También juega un papel importante en las imágenes médicas; por un lado, es una radiación no ionizante, su energía es considerablemente menor que la de la radiación roentgen y, por tanto, no es peligrosa. Por otra parte, su longitud de onda es más corta que la radiación de microondas, lo que significa que se puede utilizar para crear imágenes de mayor resolución.

Estas aplicaciones pueden traernos a la memoria la legendaria "tricorder" de Star Trek, un instrumento analítico multiusos portable. Para la medición de objetos a una distancia y para las imágenes médicas, se requieren fuentes de luz compactas con una muy alta potencia óptica .

Una posible forma de aumentar la potencia del láser es usando más capas semiconductoras. Un mayor número de capas significa que el electrón cambia sus estados de energía en cuanto pasa a través de la estructura, y por lo tanto, aumenta el número de fotones emitidos. Sin embargo, la producción de tales estructuras de múltiples capas, es extremadamente difícil. El equipo del prof. Karl Unterrainer, en el Instituto de Fotónica de la Universidad Tecnológica de Viena, ha conseguido ahora la fusión de dos láseres de cascada cuántica separadas, en un proceso de adhesión. "Esto sólo funciona para diseños muy específicos de estructura de cascada cuántica", señala Christoph Deutsch (TU Viena), "Con los estándar láseres de cascada cuántica, esto sin duda sería imposible". Se requieren láseres simétricos, a través de la cuales los electrones pueden pasar en ambas direcciones. El equipo tuvo que estudiar y compensar las asimetrías que normalmente se presentan en el láser.

Record laser mundial

Cuanto mayor sea el número de capas,  más fotones se producen. Además, la eficiencia se incrementa debido a la mejora de sus propiedades ópticas. "Esta es la razón por la que duplicando el número de capas  conduce a cuadruplicar la energía", explica Martin Brandstetter (TU Viena). El récord mundial anterior de láseres terahercios de cascada cuántica estaba en casi 250 milivatios, logrado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). El láser de la TU Viena, produce ahora un vatio de radiación. Esto no es sólo otro record para la TU Viena, rompiendo la barrera de un vatio, sino que es considerado un paso muy importante para la aplicación del láser de terahercios en una variedad de campos tecnológicos .


- Imagen: Nuevo desarrollo del láser de cascada cuántica (QCL) de la Universidad Tecnológica de Viena. Crédito : Universidad Tecnológica de Viena , TU Viena.
- Fuente : Universidad Tecnológica de Viena, TU Viena.
- Publicaciones: Martin Brandstetter, Christoph Deutsch, Michael Krall, Hermann Detz, Donald C. MacFarland, Tobias Zederbauer, Aaron M. Andrews, Werner Schrenk, Gottfried Strasser, Karl Unterrainer. High power terahertz quantum cascade lasers with symmetric wafer bonded active regions. Applied Physics Letters, 2013; 103 (17): 171113 DOI: 10.1063/1.4826943 .
. C. Deutsch, H. Detz, M. Krall, M. Brandstetter, T. Zederbauer, A. M. Andrews, W. Schrenk, G. Strasser, K. Unterrainer. Dopant migration effects in terahertz quantum cascade lasers. Applied Physics Letters, 2013; 102 (20): 201102 DOI: 10.1063/1.4805040.
.

«
Next
Entrada más reciente
»
Previous
Entrada antigua
Editor del blog Pedro Donaire

Filosofía

Educación

Deporte

Tecnología

Materiales