Investigadores han descubierto accidentalmente una nueva técnica para generar solitones oscuros en láseres semiconductores integrados. Los solitones oscuros son regiones de extinción óptica en contraste con fondos brillantes. Este avance podría tener implicaciones significativas para la espectroscopia molecular y la optoelectrónica integrada.
El descubrimiento fue realizado por un equipo de investigadores internacionales de la Universidad de Harvard y la Universidad de Tecnología de Viena. Mientras intentaban desarrollar una versión simplificada de láseres de peines de frecuencia que pudieran integrarse en chips, los investigadores observaron que un láser de anillo de cascada cuántica se estabilizaba en un peine de frecuencia en la región de infrarrojo medio utilizada para espectroscopia molecular. Este peine de frecuencia estable solo tenía nueve dientes, en comparación con los láseres tradicionales de peine de frecuencia que son voluminosos y complejos.
Los investigadores integraron un acoplador de guía de ondas en el mismo chip, lo que facilitó la extracción de luz y permitió una mayor potencia de salida. Al ajustar las pérdidas de acoplamiento, lograron cambiar el láser entre su régimen de peine de frecuencia y su régimen de onda continua. En el régimen de onda continua, los investigadores observaron la aparición de solitones oscuros cuando se encendía y apagaba el láser. Los solitones oscuros son paquetes de ondas no lineales y auto-reforzantes de radiación que pueden propagarse indefinidamente a través del espacio.
Lo sorprendente de esta observación es que los solitones oscuros aparecen como pequeñas brechas en la luz láser continua, lo que provoca un cambio tremendo en su espectro de frecuencia. Este cambio tiene implicaciones para la espectroscopia, ya que permite a los científicos examinar moléculas que emiten en un amplio rango espectral.
Aunque los solitones oscuros se habían observado antes, esta es la primera vez que se observan en un láser pequeño inyectado eléctricamente. Los investigadores ahora están explorando técnicas para producir solitones brillantes a partir de los oscuros, así como para extender la técnica a otros tipos de láseres con el fin de lograr la miniaturización y el funcionamiento con baterías.
Este descubrimiento accidental abre nuevas posibilidades en el campo de la optoelectrónica y la espectroscopia integrada. Los investigadores son optimistas sobre los avances futuros y el potencial de aplicaciones comerciales.
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