Los investigadores de EPFL han creado una nueva fuente de luz infrarroja media que puede detectar gases de efecto invernadero y otros gases. así como moléculas en el aliento de una persona. El sistema compacto, que parece una maleta diminuta, contiene solo dos partes:un láser estándar junto con un chip fotónico que mide unos pocos milímetros de ancho. La investigación se detalla en un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza .

El espectro del infrarrojo medio es especialmente útil para los científicos porque, en este rango de longitud de onda, la luz puede detectar partículas que juegan un papel importante en el medio ambiente y en la salud humana. Hasta ahora, sin embargo, Los sistemas láser infrarrojos han demostrado ser difíciles de transportar porque involucran complejos, hardware propenso a daños.

La nueva tecnología, desarrollado por investigadores de EPFL, podría cambiar las reglas del juego. El equipo tomó un láser de fibra disponible comercialmente y lo combinó con un chip de guía de ondas micrométrico para generar ondas de luz de manera confiable en el espectro del infrarrojo medio. Luego agregaron un espectrómetro para demostrar el potencial de esta fuente de luz, detectar con éxito la presencia y concentración de acetileno, un gas incoloro y altamente inflamable.

¿Como funciona?

El sistema utiliza un láser de fibra compacto y robusto que emite luz en un rango de longitud de onda específico. El haz se dirige a través de una guía de ondas, midiendo un micrómetro (0,001 mm) de ancho y medio milímetro de largo, que puede alterar la frecuencia de la luz a su paso. El sistema produce luz en el espectro del infrarrojo medio, conservando el 30% de la intensidad de la señal original. Los investigadores pueden incluso sintonizar la longitud de onda de la luz ajustando la geometría de la guía de ondas.

"Este dispositivo establece un nuevo punto de referencia en cuanto a eficiencia, "dice Davide Grassani, uno de los autores del artículo. "Esta es la primera vez que alguien ha creado una fuente láser espectroscópica totalmente integrada. Elimina el laborioso proceso de alinear con precisión todas las piezas en un sistema láser convencional".

El avance se produjo después de que el equipo refinara aspectos clave del diseño del sistema:la geometría y el material de la guía de ondas, y la longitud de onda de la fuente láser original. "La creación de un sistema tan simple pero eficiente y resistente implicó mucho trabajo de diseño, "dice Camille Brès, coordinador del proyecto y responsable del Laboratorio de Sistemas Fotónicos, parte de la Escuela de Ingeniería de EPFL.

Espectroscopia en chip

Este avance allana el camino para las tecnologías de infrarrojos medios miniaturizados, un rango de longitud de onda con el que los científicos rara vez trabajan. "Una vez que hemos desarrollado más el sistema, bien podríamos ver detectores en chip que los científicos pueden llevar a cabo fácilmente en el campo, "añade Brès.