Físics russos han desenvolupat un mètode que limita l'espectre d'emissió d'un làser de díode ordinari. Això fa que el seu dispositiu sigui una millor versió per als làsers d'una sola freqüència que són, més complexos i costosos, cosa que permet la creació d'analitzadors químics compactes que poden ser instal·lats en telèfons intel·ligents, sistemes de vigilància i sistemes per la seguretat estructural en ponts, gasoductes i altres llocs. L'estudi va ser publicat darrerament al Nature Photonics.
Aquest treball té dos resultats, en primer lloc, serveix per demostrar que es pot fer un làser de feix estret i freqüència única però altament eficient i compacte. En segon lloc, es pot utilitzar el mateix sistema pràcticament sense cap modificació per generar guies de freqüència òptica que és, el component central d'un analitzador químic espectroscòpic.
Les aplicacions dels làsers són moltes. Entre elles hi ha la cirurgia làser ocular, la visió làser i la comunicació per fibra òptica. Un dels usos clau dels làsers és l'espectroscòpia, que mesura la composició química precisa de pràcticament qualsevol cosa.
La tècnica de la freqüència òptica es basa en l'espectroscòpia basada en el làser, pioner dels Premis Nobel de Física del 2005, John Hall dels Estats Units i Theodor Hänsch d'Alemanya. Els dos van desenvolupar un dispositiu làser que genera radiació òptica a 1 milió de freqüències extremadament estables. La radiació de guany en el mitjà de tals làsers "rebota" entre els miralls i, en definitiva, emet com un tren continu de breus polsos de llum d'un milió de colors diferents. Cada pols dura pocs femtosegons. L'espectre d'emissió d'aquest tipus de làser consisteix en un gran nombre de línies espectrals estretes, separades uniformement.
Una guia òptica de freqüència làser es pot utilitzar com a "regla" per mesurar amb precisió la freqüència de la llum i, per tant, fer mesures precises de espectrometria. Altres aplicacions inclouen la navegació per satèl·lit, la transferència precisa de dades de temps i el mètode de velocitat radial per detectar planetes extra-solars.
Els investigadors van trobar una manera més senzilla de generar guies de freqüència, que es basen en micro-ressonadors òptics. Són components transparents en forma de disc. En virtut de la seva no linealitat del material, transformen la radiació làser en una guia de freqüència, també anomenada microcomb.
No només es pot utilitzar qualsevol làser per impulsar les guies de freqüència òptica en un micro-ressonador. El làser necessita ser potent i monocromàtic. Això vol dir que la llum que emet ha de caure en una banda de freqüència molt estreta. Els làsers d'avui més comuns, són els làsers de díode. Encara que són compactes i convenients en espectroscòpia, són dispositius complexos i cars. El motiu és que els làsers de díodes no són suficientment monocromàtics: la radiació que emeten és "trossejada" a través d'una banda de 10 nm (nanometres).
Per acotar l'ample de línia d'un díode làser, cal usar un ressonador extern o una xarxa de difracció. Això redueix l'ample de línia, però el cost, és una disminució important de la potencia.
Per fer que la llum làser sigui més monocromàtica, s'utilitzen els micro-ressonadors. D'aquesta manera, va ser possible aconseguir conservar gairebé la mateixa potència i mida de làser: el micro-ressonador és de només mil·límetres, i també augmenta la monocroma amb un factor de gairebé mil milions. És a dir, la banda de transmissió es redueix a attometres.
El disseny proposat té moltes aplicacions possibles. Una d'elles es troba en telecomunicacions, ja que milloraria considerablement l'ample de banda de les xarxes de fibra òptica augmentant la quantitat de canals. També, es beneficiaria el disseny de sensors, com els reflectòmetres utilitzats com a base de sistemes de seguretat i monitorització. Per exemple, si un cable de fibra òptica s'instal·la al llarg d'un pont o un oleoducte, la llum del cable respondrà a les minves alteracions o variacions de la geometria de l'objecte, detectant possibles problemes.
Els làsers de freqüència única es poden utilitzar en el radars òptics, que s'instal·len en vehicles de conducció autònoma, entre altres usos. Finalment, la tecnologia permet analitzadors molt precisos, com els que mesuren la composició de l'aire o el diagnòstic mèdic, que podrien integrar-se en telèfons intel·ligents o rellotges.
Font: Institut de Física i Tecnologia de Moscou
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada