Pesquisadores descobriram acidentalmente uma nova técnica para gerar solitões escuros em lasers semicondutores integrados. Os solitões escuros são regiões de extinção ótica em meio a intensos fundos de luz. Essa descoberta pode ter implicações significativas para a espectroscopia molecular e a optoeletrônica integrada.
A descoberta foi feita por uma equipe de pesquisadores internacionais da Universidade de Harvard e da Universidade de Tecnologia de Viena. Enquanto tentavam desenvolver uma versão simplificada de lasers de frequência em pente que poderiam ser integrados em chips, os pesquisadores observaram que um laser de anel de cascata quântica se estabilizou em um regime de frequência em pente na região do infravermelho médio, usada para a espectroscopia molecular. Esse regime de frequência em pente estável possuía apenas nove componentes, em comparação com os lasers de frequência em pente tradicionais, que são volumosos e complexos.
Os pesquisadores integraram um acoplador de guia de ondas no mesmo chip, facilitando a extração de luz e alcançando maior potência de saída. Ajustando as perdas de acoplamento, eles puderam alternar o laser entre o regime de frequência em pente e o regime de onda contínua. No regime de onda contínua, os pesquisadores observaram a presença de solitões escuros quando o laser era ligado e desligado. Os solitões escuros são pacotes de radiação não lineares e auto-reforçadores que podem se propagar indefinidamente no espaço.
O que torna essa observação particularmente surpreendente é que os solitões escuros aparecem como pequenas falhas na luz contínua do laser, resultando em uma tremenda mudança em seu espectro de frequência. Essa mudança tem implicações para a espectroscopia, pois permite que os cientistas observem moléculas que emitem em uma ampla faixa espectral.
Embora solitões escuros já tenham sido observados anteriormente, esta é a primeira vez que são vistos em um pequeno laser semicondutor. Os pesquisadores agora estão explorando técnicas para produzir solitões brilhantes a partir dos solitões escuros, além de estender a técnica para outros tipos de lasers a fim de obter miniaturização e funcionamento com energia de bateria.
Essa descoberta acidental abre novas possibilidades para o campo da optoeletrônica integrada e espectroscopia. Os pesquisadores estão otimistas em relação aos avanços futuros e ao potencial para aplicações comerciais.
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