¡La tecnología de pulso láser ultracorto marca el comienzo de nuevos avances!

El láser se está convirtiendo en un componente indispensable de innumerables dispositivos e industrias. Cuando un rayo láser interactúa con la superficie de un material a nanoescala, emite una onda de luz llamada "plasmón" y, dadas las propiedades del plasmón, se puede transmitir información. En la transmisión óptica, los láseres bombean luz a un componente llamado "absorbedor saturable" para generar señales ópticas.

Recientemente, Yu Yao, profesora asociada de ingeniería eléctrica en la Universidad Estatal de Arizona, y su equipo de investigación en el Centro de Innovación Fotónica de la Universidad Estatal de Arizona diseñaron un elemento láser a nanoescala más rápido y con mayor eficiencia energética, llamado absorbedor saturado de estructura de elementos mixtos de plasma de grafeno, o GPSMA.

GPSMA tiene aplicaciones potenciales en comunicaciones, procesamiento de información, espectroscopia, biomedicina y otras industrias. Los absorbentes se pueden usar para mejorar la velocidad, la eficiencia y el rendimiento general para promover la transmisión de datos, el procesamiento de información, la detección biomédica y las tecnologías de imagen.

Debido a sus características beneficiosas en la modulación óptica y la absorción de saturación, el equipo de Yu Yao agregó una especie de material híbrido de grafeno metálico de ingeniería artificial en su proceso de desarrollo.

En un artículo publicado recientemente en la revista científica ACS Nano, Yao presentó en detalle cómo su laboratorio integra absorbentes saturables a base de grafeno y cómo intentan mejorar los equipos para reducir el consumo de energía mientras mantienen un tiempo de respuesta ultrarrápido.

Lograron estos importantes resultados mediante el diseño de un conjunto de antenas ópticas que enfoca la luz en espacios a nanoescala en el material, conocidos como puntos de acceso, para promover la absorción. Al enfocar el láser en estos puntos críticos, observaron una mejora en el rendimiento y una reducción en el consumo de energía.

"El grafeno es liviano y tiene un tiempo de respuesta óptica rápido, pero la tasa de absorción de la forma de una sola capa es baja", dijo Yu Yao, "Hemos diseñado este dispositivo para aumentar la absorción de luz de los puntos calientes a nanoescala en más de tres órdenes. de magnitud, que no solo puede producir una fuerte absorción de luz, sino también producir un efecto de absorción saturada. A través de GPSMA, estamos creando un dispositivo de absorción saturada, que en realidad puede reducir el consumo de energía en casi dos o tres órdenes de magnitud".

Basándose en su velocidad significativamente mejorada, su nueva tecnología abrirá nuevas oportunidades para la espectroscopia láser infrarroja y la comunicación de señales ópticas de alta velocidad (cables de fibra óptica y comunicaciones por satélite).

Nuestro equipo puede funcionar a velocidades récord ", dijo Yu Yao". Los absorbentes saturables tradicionales pueden funcionar en una escala de tiempo de nanosegundos, pero ahora podemos alcanzar unos 60 femtosegundos, que es más de 100 000 veces más rápido que antes.

Actualmente, GPSMA opera en la longitud de onda del infrarrojo cercano del espectro electromagnético. Debido a que el grafeno tiene una amplia gama de respuestas ópticas, puede extender su cobertura espectral a longitudes de onda más largas en la región espectral infrarroja, lo cual es de gran importancia para la espectroscopia molecular y la comunicación óptica. Sin embargo, para longitudes de onda más largas, tradicionalmente es más difícil lograr una absorción saturada y generar pulsos de láser ultracortos. Por lo tanto, el concepto de diseño GPSMA puede llenar ese vacío técnico.

El equipo del equipo de Yu Yao tiene perspectivas de aplicación potencial en las industrias de telecomunicaciones, energía y biomédica. Este absorbente se puede utilizar para mejorar la velocidad, la eficiencia y el rendimiento general de los cables de fibra óptica, lo que abre oportunidades para mejorar la transmisión de datos, el rendimiento de las células solares y la tecnología de imágenes para la detección de enfermedades.