La tecnología láser ha sido un pilar fundamental en avances que van desde la medicina hasta la computación óptica. Sin embargo, los láseres convencionales presentan una limitación importante: emiten luz en longitudes de onda fijas. Ahora, un innovador sistema de láser en estado líquido basado en puntos cuánticos en flujo promete cambiar esta situación y abrir nuevas posibilidades en la investigación y la tecnología.
El problema de los láseres actuales
Los puntos cuánticos son nanosemiconductores capaces de emitir luz en distintos colores dependiendo de su tamaño. Esta propiedad los hace ideales para su uso en láseres ajustables, pero su aplicación ha sido limitada debido a problemas de estabilidad. Cuando la luz se intensifica dentro de los espejos del láser, genera calor que degrada los puntos cuánticos, reduciendo su eficiencia y vida útil. Aunque los sistemas de refrigeración ayudan a mitigar este problema, los láseres de puntos cuánticos existentes solo pueden operar en impulsos cortos y no de manera continua.
Un enfoque innovador: láser con puntos cuánticos en flujo
Un equipo de investigadores ha desarrollado un láser de cavidad vertical en estado líquido (VCSEL, por sus siglas en inglés) que emplea una solución de puntos cuánticos en constante flujo. En lugar de estar fijados en una película sólida, los puntos cuánticos se desplazan dentro de microcanales de fluido, renovándose continuamente. De este modo, cuando los puntos cuánticos en el interior del láser se calientan y degradan, nuevos puntos frescos los reemplazan instantáneamente, manteniendo la eficiencia del sistema.
Cuando esta solución recibe luz de una fuente externa, los puntos cuánticos emiten luz en longitudes de onda específicas, determinadas por su composición y tamaño. La luz se refleja dentro de la cavidad láser mediante espejos, produciendo pulsos láser extremadamente intensos.
Este innovador diseño ha permitido alcanzar una emisión de un millón de pulsos por segundo, algo inédito en la tecnología de láseres basados en puntos cuánticos.
Gestón eficiente del calor
Para mejorar la estabilidad térmica del sistema, los investigadores sustituyeron los espejos de vidrio convencionales por espejos metálicos, lo que redujo el aumento de temperatura a solo 25°C por encima del ambiente, incluso en condiciones de alta potencia. Además, pueden modificar las características del láser en tiempo real ajustando la composición de la solución de puntos cuánticos, algo imposible en láseres de estado sólido tradicionales.
Aplicaciones y desafíos pendientes
Este nuevo tipo de láser podría revolucionar aplicaciones en computación cuántica, imagen médica y sensores avanzados. La posibilidad de cambiar la longitud de onda de la luz en tiempo real abre un sinfín de oportunidades en óptica y telecomunicaciones.
Sin embargo, existe un obstáculo por superar: este sistema todavía no ha logrado emitir luz de forma completamente continua, ya que opera en pulsos en lugar de un haz constante. Los investigadores consideran que este problema puede resolverse con mejoras en el diseño del sistema y optimización de los flujos de puntos cuánticos.
Desde WWWhat’s New, vemos este avance como un paso fundamental hacia la próxima generación de tecnologías láser. A medida que se perfeccione, podría convertirse en una pieza clave para el desarrollo de dispositivos ópticos más eficientes y versátiles.