Para medir con precisión el Universo en las escalas más pequeñas, se necesita un láser con la combinación perfecta de potencia y precisión. La mayoría de los que son capaces de realizar esta tarea son voluminosos, costosos y consumen mucha energía.
Una innovación de científicos del Instituto de Tecnología de California (Caltech) podría cambiar eso, entregando un láser capaz de producir pulsos ultracortos que caben en la punta de un dedo.
Estos láseres pueden usarse potencialmente para todo, desde imágenes médicas hasta relojes atómicos y navegación entre lugares sin la ayuda del GPS. En cualquier situación en la que se requieran pulsos láser de súper velocidad, estos instrumentos increíblemente compactos podrían ayudar.
El pequeño tamaño no es de ninguna manera un truco: poner esta tecnología en una forma más compacta la abre a una gran cantidad de nuevos usos, porque se vuelve muy portátil y puede integrarse en otros dispositivos que caben en bolsillos y bolsos.
«Nuestro objetivo es revolucionar el campo de la fotónica ultrarrápida transformando grandes sistemas de laboratorio en sistemas del tamaño de un chip que puedan producirse en masa e implementarse en el campo». dice físico Qiushi Guo, de Caltech y la City University de Nueva York.
«No sólo queremos hacer las cosas más pequeñas, sino que también queremos asegurarnos de que estos láseres ultrarrápidos del tamaño de un chip ofrezcan un rendimiento satisfactorio».
Este tipo de láseres se conocen como láseres de bloqueo de modo o MLL, que crean pulsos láser extremadamente rápidos (porque diferentes frecuencias y fases del láser están «bloqueadas» entre sí); estamos hablando en la región de femtosegundos, o cuatrillones de segundo.
Los pulsos láser más rápidos permiten realizar observaciones a escalas más pequeñas y de objetos que se mueven más rápido, como átomos en una molécula. Sin embargo, en este momento los mejores y más potentes MLL tienen el tamaño de una mesa y necesitan mucha energía para funcionar.
Para crear un MLL en un chip tan pequeño, el equipo utilizó un material llamado niobato de litio de película delgada (TFLN), que permite el uso de señales eléctricas de radiofrecuencia externas para controlar los pulsos láser de manera precisa. El material se combinó con un tipo especial de láser. semiconductor para producir el láser súper pequeño.
Los resultados fueron impresionantes, capaces de emitir un pulso de 4,3 picosegundos (es decir, una billonésima de segundo) de duración en el infrarrojo cercano, con una potencia máxima de alrededor de medio vatio.
Es más, el láser acabado era impresionantemente versátil en cuanto a cómo se puede sintonizar, además de funcionar de una manera que sugiere que se puede incorporar a dispositivos portátiles. La siguiente etapa es descubrir cómo hacerlo posible.
Los láseres se pueden utilizar como instrumentos para tomar mediciones y como medios de afectando el entorno circundante – y los investigadores detrás del nuevo proceso de miniaturización ven un futuro brillante para su creación.
«Este logro allana el camino para utilizar teléfonos móviles para diagnosticar enfermedades oculares o analizar alimentos y entornos para cosas como E. coli y peligroso virus,» dice Guo.
«También podría habilitar relojes atómicos futuristas a escala de chips, que permiten la navegación cuando el GPS está comprometido o no está disponible».
La investigación ha sido publicada en Ciencia.
