La capacidad de aprovechar la luz en un haz intenso de radiación monocromática en un láser ha revolucionado la forma en que vivimos y trabajamos durante más de cincuenta años. Entre sus muchas aplicaciones se encuentran comunicaciones de datos ultrarrápidas y de alta capacidad, fabricación, cirugía, escáneres de códigos de barras, impresoras, tecnología de conducción autónoma y espectaculares pantallas de luz láser. Los láseres también encuentran un lugar en la espectroscopía atómica y molecular utilizada en diversas ramas de la ciencia, así como para la detección y análisis de una amplia gama de productos químicos y biomoléculas.
Los láseres se pueden clasificar en función de su longitud de onda de emisión dentro del espectro electromagnético, de los cuales los láseres de luz visible, como los de los punteros láser, son solo una pequeña parte. Los láseres infrarrojos se utilizan para las comunicaciones ópticas a través de las fibras.utilizado para cirugía ocular. Y luego están los láseres de terahercios, que son objeto de investigación en el grupo de investigación de Sushil Kumar, profesor asociado de Ingeniería Eléctrica e Informática en la Universidad de Lehigh.
Los láseres Terahertz emiten radiación que se encuentra entre las microondas y la luz infrarroja a lo largo del espectro electromagnético. Su radiación puede penetrar materiales de embalaje comunes como plásticos, telas y cartón, y también son notablemente efectivos en la detección óptica y el análisis de una amplia variedad de productos químicos.Estos láseres tienen el potencial para su uso en la detección no destructiva y la detección de explosivos empaquetados y drogas ilícitas, la evaluación de compuestos farmacéuticos, la detección de cáncer de piel e incluso el estudio de la formación de estrellas y galaxias.
Las aplicaciones como la espectroscopía óptica requieren que el láser emita radiación a una longitud de onda precisa, lo cual se logra más comúnmente mediante la implementación de una técnica conocida como "retroalimentación distribuida". Estos dispositivos se denominan láseres de modo único.especialmente importante para los láseres de terahercios, ya que sus aplicaciones más importantes serán en la espectroscopía de terahercios. Los láseres de terahercios todavía están en una fase de desarrollo y los investigadores de todo el mundo están tratando de mejorar sus características de rendimiento para cumplir con las condiciones que los harían comercialmente viables.
A medida que se propaga, la radiación atmosférica absorbe la radiación de terahercios. Por lo tanto, un requisito clave para tales láseres es un haz intenso de modo que pueda usarse para la detección óptica y el análisis de sustancias mantenidas a una distancia de distancia de varios metros o más,y no ser absorbido. Con este fin, el equipo de investigación de Kumar se enfoca en mejorar su intensidad y brillo, que se puede lograr en parte al aumentar la salida de potencia óptica.
en un artículo reciente publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza , el equipo de Lehigh, supervisado por Kumar en colaboración con Sandia National Laboratories, informó sobre una técnica simple pero efectiva para mejorar la potencia de salida de los láseres monomodo que "emiten en la superficie" en oposición a los que usan unconfiguración de "emisión de bordes". De los dos tipos, la configuración de emisión de superficie para los láseres de semiconductores ofrece ventajas distintivas en cómo los láseres pueden ser miniaturizados, empaquetados y probados para producción comercial.
La investigación publicada describe una nueva técnica mediante la cual se introduce un tipo específico de periodicidad en la cavidad óptica del láser, lo que le permite irradiar fundamentalmente un haz de buena calidad con una mayor eficiencia de radiación, lo que hace que el láser sea más potente. Los autores llaman a su esquemacomo tener una "rejilla Bragg híbrida de segundo y cuarto orden" a diferencia de una rejilla Bragg de segundo orden para el láser emisor de superficie típico, cuyas variaciones se han utilizado en una amplia variedad de láseres durante casi tres décadasLos autores afirman que su esquema de rejilla híbrido no se limita a los láseres de terahercios y podría mejorar el rendimiento de una amplia clase de láseres semiconductores emisores de superficie que emiten a diferentes longitudes de onda.
El informe analiza los resultados experimentales para un láser monolítico de terahercios monomodo con una potencia de salida de 170 milivatios, que es el más potente hasta la fecha para este tipo de láser. La investigación muestra de manera concluyente que la llamada rejilla híbrida es capaz dehacer que el láser emita a una longitud de onda deseada específica a través de una simple alteración en la periodicidad de la rejilla impresa en la cavidad del láser al tiempo que mantiene la calidad del haz. Kumar mantiene que los niveles de potencia de un vatio y más deben ser alcanzables con futuras modificaciones de su técnica.que podría ser el umbral necesario para que la industria se dé cuenta y avance en la comercialización potencial de instrumentos basados en láser de terahercios.
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Materiales proporcionado por Universidad de Lehigh . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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