Científicos de Bell Labs, el motor de innovación de Lucent Technologies, han construido el primer láser semiconductor del mundo que emite luz continuamente y de forma fiable sobre un ancho espectro de longitudes de onda en la gama de los infrarrojos. El nuevo dispositivo, que elimina los obstáculos de intentos anteriores de crear una acción láser de banda ancha, podría tener aplicaciones potenciales que van desde las comunicaciones ópticas avanzadas hasta los detectores químicos de alta sensibilidad. 

Las propiedades del nuevo láser están descritas en un artículo publicado el 22 de febrero en la revista Nature. La técnica empleada para construir el nuevo láser podría ser la base para futuros láseres semiconductores para fibra óptica, así como para otras aplicaciones tecnológicas. 

Como afirmó Claire Gmachl, física de Bell Labs y responsable del artículo de Nature: "Un láser semiconductor de ultra banda ancha podría utilizarse para fabricar un detector extremadamente versátil y sensible que puede detectar trazas diminutas de contaminantes en la atmósfera. Podría emplearse también para crear nuevas herramientas de diagnóstico médico, como los analizadores de funciones respiratorias". 

Los láseres semiconductores son fuentes de luz muy útiles. Son compactos, resistentes, a menudo portátiles, y potentes. Sin embargo, típicamente son dispositivos de banda estrecha, que emiten luz de un solo color en una longitud de onda característica. 

Un láser de ultra banda ancha ofrece ventajas significativas por las que permite muestrear un amplio abanico de longitudes de onda al mismo tiempo, siendo uno de los objetivos de los científicos durante mucho tiempo hacerlo de modo tan seguro que pueda operar bajo una amplia variedad de condiciones de funcionamiento. 

Para fabricar el nuevo láser, los investigadores de Bell Labs han montado más de 650 capas diferentes de materiales semiconductores estándares utilizados en fotónica como si se tratara de un sandwich con muchas capas. Estas capas se han aglutinado en 36 grupos. Cada grupo tiene unas propiedades de excitación óptica ligeramente diferentes y genera luz sobre un rango de longitudes de onda corto, pero característico, mientras mantiene transparente el resto. Cuando se combinan todos los grupos, cooperan para producir una emisión láser de banda ancha. 

El nuevo láser pertenece a un tipo de láseres semiconductores de alto de rendimiento --conocido como láseres QC (quantum cascade, o de cascada cuántica)-- que fueron inventados en los Bell Labs en 1994 por Federico Capasso, Alfred Cho y sus colaboradores. Un láser QC funciona de modo muy semejante a una catarata electrónica. Cuando una corriente electrónica fluye a través del láser, la cascada de electrones desciende por una escalera de energía; cada vez que descienden un escalón, emiten un fotón de luz infrarroja. Los fotones emitidos se reflejan en la parte anterior y posterior dentro del resonador del semiconductor que contiene la cascada electrónica, estimulando la emisión de otros fotones. Este proceso de amplificación permite elevadas salidas de potencia. 

El láser de ultra banda ancha emite 1,3 vatios de pico de potencia sobre el rango medio de infrarrojos de 6,8 micras (una micra es la millonésima parte de un metro, o aproximadamente la centésima parte del diámetro de un cabello humano). 

"El rango de longitud de onda puede hacerse, en principio, mucho más amplio, o también más estrecho", comentó Gmachl. "Escogimos el rango de 6 a 8 micras para la acción del láser como un rango óptimo para una demostración convincente del concepto. En el futuro, podremos ser capaces de adaptar o ajustar el láser a las necesidades específicas de aplicaciones individuales, incluyendo la fibra óptica". 

Además de Claire Gmachl, el equipo interdisciplinario que diseñó y fabricó el más moderno láser QC incluía a los investigadores de Bell Labs Deborah Sivco y Raffaele Colombelli, así como a Federico Capasso, vicepresidente del campo de investigación en física, y Alfred Cho, vicepresidente adjunto del área de investigación en semiconductores. 

Con una plantilla de 16.000 empleados aproximadamente repartidos en 16 países, Bell Labs es el principal origen de nuevas tecnologías de comunicación. Bell Labs ha generado más de 28.000 patentes desde 1925 y ha jugado un papel capital en la invención o el perfeccionamiento de las tecnologías de comunicación fundamentales, tales como los transistores, la interconexión y el procesamiento de señal digitales, los sistemas de comunicación por láser y fibra óptica, los satélites de comunicaciones, la telefonía celular, la conmutación electrónica de llamadas, la marcación por tonos y los módems. Los científicos de Bell Labs han recibido seis Premios Nobel en Física, nueve Medallas de Ciencia y seis Medallas de Tecnología de los EEUU. Para ampliar información acerca de los Bell Labs, visite su página web en http://www.bell-labs.com.

sábado, 24 mayo 2014