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láseresLos que se utilizan para iluminar las redes de comunicaciones ópticas del mundo suelen estar hechos de fibras dopadas con erbio o semiconductores III-V, porque estos
láseresPuede emitir longitudes de onda infrarrojas que pueden transmitirse a través de fibras ópticas. Sin embargo, al mismo tiempo, este material no es fácil de integrar con la electrónica tradicional de silicio.
En un nuevo estudio, científicos en España dijeron que en el futuro se espera producir láseres infrarrojos que puedan recubrirse a lo largo de fibras ópticas o depositarse directamente sobre silicio como parte del proceso de fabricación CMOS. Han demostrado que los puntos cuánticos coloidales integrados en una cavidad óptica especialmente diseñada pueden generar
láserluz a través de una ventana de comunicación óptica a temperatura ambiente.
Los puntos cuánticos son semiconductores a nanoescala que contienen electrones. Los niveles de energía de los electrones son similares a los de los átomos reales. Por lo general, se fabrican calentando coloides que contienen precursores químicos de cristales de puntos cuánticos y tienen propiedades fotoeléctricas que pueden ajustarse cambiando su tamaño y forma. Hasta ahora, se han utilizado ampliamente en diversos dispositivos, incluidas células fotovoltaicas, diodos emisores de luz y detectores de fotones.
En 2006, un equipo de la Universidad de Toronto en Canadá demostró el uso de puntos cuánticos coloidales de sulfuro de plomo para láseres infrarrojos, pero debe hacerse a bajas temperaturas para evitar excitar térmicamente la recombinación Auger de electrones y huecos. El año pasado, investigadores de Nanjing, China, informaron sobre láseres infrarrojos producidos por puntos hechos de seleniuro de plata, pero sus resonadores eran bastante poco prácticos y difíciles de ajustar.
En la última investigación, Gerasimos Konstantatos del Instituto Tecnológico de Barcelona en España y sus colegas se basaron en la llamada cavidad de retroalimentación distribuida para lograr láseres infrarrojos a temperatura ambiente. Este método utiliza una rejilla para limitar una banda de longitud de onda muy estrecha, lo que da como resultado un modo de láser único.
Para hacer la rejilla, los investigadores utilizaron litografía por haz de electrones para grabar patrones en el sustrato de zafiro. Eligieron el zafiro debido a su alta conductividad térmica, que puede eliminar la mayor parte del calor generado por la bomba óptica; este calor hará que el láser se recombine y hará que la salida del láser sea inestable.
Luego, Konstantatos y sus colegas colocaron un coloide de punto cuántico de sulfuro de plomo en nueve rejillas con diferentes tonos, que van desde 850 nanómetros a 920 nanómetros. También utilizaron tres tamaños diferentes de puntos cuánticos con diámetros de 5,4 nm, 5,7 nm y 6,0 nm.
En una prueba a temperatura ambiente, el equipo demostró que puede generar láseres en las bandas C, L y U de comunicación, de 1553 nm a 1649 nm, alcanzando un ancho total, la mitad del valor máximo, tan bajo como 0,9. me V. También descubrieron que debido al sulfuro de plomo dopado con n, pueden reducir la intensidad del bombeo en aproximadamente un 40%. Konstantatos cree que esta reducción allanará el camino para láseres de bombeo más prácticos y de menor potencia, e incluso puede allanar el camino para el bombeo eléctrico.
En cuanto a las aplicaciones potenciales, Konstantatos dijo que la solución de puntos cuánticos puede traer nuevas fuentes láser integradas CMOS para lograr una comunicación barata, eficiente y rápida dentro o entre circuitos integrados. Añadió que, teniendo en cuenta que los láseres infrarrojos se consideran inofensivos para la visión humana, también pueden mejorar el lidar.
Sin embargo, antes de que se puedan utilizar los láseres, los investigadores primero deben optimizar sus materiales para demostrar el uso de láseres con fuentes de bomba de onda continua o de pulso largo. El motivo es evitar el uso de láseres de subpicosegundos, costosos y voluminosos. Konstantatos dijo: "Los pulsos de nanosegundos u ondas continuas nos permitirán utilizar láseres de diodo, lo que lo convertirá en una configuración más práctica".
