Vea También
 |
| Photo by Erfan Afshari on Unsplash |
Científicos de la DTU han demostrado que un láser de Fano, un nuevo tipo de láser microscópico, tiene ventajas fundamentales en comparación con otros tipos de láser. El descubrimiento puede ser importante para muchas aplicaciones futuras, como la fotónica integrada, la interconexión de la electrónica y la fotónica, y los sensores ópticos.
Una fracción creciente del consumo mundial de energía se destina a la tecnología de la información, y la fotónica que opera a velocidades de datos muy altas con una energía ultrabaja por bit se ha identificado como una tecnología clave para permitir el crecimiento sostenible de las demandas de capacidad.
Sin embargo, los diseños de láser existentes no pueden reducirse para alcanzar los objetivos de los dispositivos integrados de próxima generación, por lo que se necesitan descubrimientos fundamentales en el campo de la nanofotónica.
Con el apoyo de un Centro de Excelencia de Villum, NATEC, un Centro de Excelencia del DNRF de reciente creación, NanoPhoton, y una subvención avanzada del ERC, los científicos de la DTU están explorando la física y las aplicaciones de una nueva clase de dispositivos fotónicos que utilizan un fenómeno conocido como interferencia de Fano. Este efecto físico ofrece la oportunidad de realizar nanoláseres ultrarrápidos y de bajo ruido (llamados láseres de Fano), transistores ópticos y dispositivos cuánticos que funcionan a nivel de un solo fotón.
Ahora, los científicos de la DTU han demostrado que la coherencia de un láser de Fano puede mejorarse significativamente en comparación con los láseres microscópicos existentes. El resultado se ha publicado en Nature Photonics.
 |
| Crédito: ORNL |
"La coherencia de un láser es una medida de la pureza del color de la luz generada por el láser. Una mayor coherencia es esencial para numerosas aplicaciones, como las comunicaciones en chip, los circuitos integrados fotónicos programables, la detección, la tecnología cuántica y la informática neuromórfica. Por ejemplo, los sistemas de comunicación óptica coherente transmiten y detectan información utilizando la fase de los pulsos de luz, lo que da lugar a una enorme capacidad de información", afirma Jesper Mørk, profesor de la DTU Fotonik y jefe de centro de NATEC y NanoPhoton.
Jesper Mørk explica además que "el láser de Fano, con un tamaño de unas pocas micras (una micra es la milésima parte de un milímetro), funciona en un estado óptico inusual, un llamado estado ligado en el continuo, inducido por la resonancia de Fano. La existencia de dicho estado fue identificada por primera vez por algunos de los primeros pioneros de la mecánica cuántica, pero evadió la observación experimental durante muchos años. En el artículo, mostramos que las características de dicho estado ligado en el continuo pueden aprovecharse para mejorar la coherencia del láser".
"La observación es algo sorprendente", añade el autor principal e investigador sénior de DTU Fotonik, Yi Yu, "ya que un bound-state-in-the-continuum es mucho menos robusto que los estados utilizados habitualmente en los láseres. En nuestro artículo demostramos, tanto experimental como teóricamente, que las peculiaridades de este nuevo estado pueden aprovecharse".
Yi Yu continúa diciendo que "para lograr el objetivo hemos desarrollado, en colaboración con el grupo del profesor Kresten Yvind en la DTU Fotonik, una plataforma nanotecnológica avanzada, denominada tecnología de heteroestructuras enterradas. Esta tecnología permite realizar pequeñas regiones de material activo de tamaño nanométrico, donde se produce la generación de luz, mientras que el resto de la estructura del láser es pasiva. Es la física de la resonancia de Fano combinada con esta tecnología la que permite finalmente la supresión del ruido cuántico, lo que conduce a la mayor coherencia medida para los láseres microscópicos".
Este nuevo hallazgo puede conducir al uso de láseres de Fano en circuitos electrónicos-fotónicos integrados, en particular en las nuevas generaciones de ordenadores de alta velocidad. En los ordenadores actuales, las señales eléctricas se utilizan para las operaciones lógicas y para la transmisión de datos entre las distintas partes del ordenador. Sin embargo, debido a las pérdidas óhmicas, se desperdicia mucha energía en la transmisión. La función principal del láser de Fano será convertir los datos eléctricos en señales luminosas, que luego se transmiten dentro del ordenador casi sin pérdidas, tal y como se hace hoy en día en las fibras ópticas de Internet. La perspectiva a largo plazo es conseguir chips informáticos mucho más rápidos con un consumo mínimo de energía.
Fuentes, créditos y referencias:
Yi Yu et al, Ultra-coherent Fano laser based on a bound state in the continuum, Nature Photonics (2021). DOI: 10.1038/s41566-021-00860-5