El nuevo láser puede reciclar la energía perdida

El nuevo láser puede reciclar la energía perdida

El nuevo láser puede reciclar la energía perdida

Los científicos de KAIST han fabricado un nuevo sistema láser que genera partículas cuánticas altamente interactivas a temperatura ambiente. El equipo publicó sus hallazgos recientemente, y señaló que el avance podría conducir a sistemas láser de microcavidad única que requieran un umbral de energía más bajo a medida que aumenta la pérdida de energía.

El sistema creado por los investigadores emite una luz a través de una única microcavidad en forma de hexágono que ha sido tratada con un sustrato de nitruro de silicio de pérdida modulada. El sistema puede generar un láser de polaritón a temperatura ambiente, lo cual es significativo porque ese tipo de generación generalmente requiere temperaturas criogénicas. Los investigadores también descubrieron que, si bien la energía se pierde típicamente durante la operación del láser, el nuevo sistema reduce la cantidad de energía necesaria a medida que aumenta la pérdida de energía.

La explotación de su descubrimiento podría conducir al desarrollo de láseres de bajo umbral y alta energía utilizables para futuros dispositivos ópticos cuánticos. El equipo aplicó un concepto en física cuántica conocido como simetría de inversión de paridad-tiempo. Eso permite que la pérdida de energía se use como ganancia para reducir la energía del umbral del láser para dispositivos y sensores ópticos clásicos. También se puede utilizar para controlar la dirección de la luz.

La clave del avance es el diseño y los materiales. La microcavidad hexagonal divide la luz en diferentes modos, uno que pasa por el triángulo del hexágono que mira hacia arriba y otro que pasa por el triángulo que mira hacia abajo. Ambos modos para las partículas de luz tienen la misma energía pero no interactúan.

Las partículas de luz interactúan con otras partículas llamadas excitones proporcionados por la microcavidad hexagonal, hecha de semiconductores. La interacción crea nuevas partículas cuánticas llamadas polaritones que interactúan entre sí para generar el láser de polaritones. Los científicos descubrieron que al controlar el grado de pérdida entre la microcavidad y el sustrato semiconductor, el umbral de energía se reduce a medida que aumenta la pérdida de energía.

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