Los investigadores de la Universidad Northwestern han diseñado un peine de frecuencia de láser de cascada cuántica (QCL) que es dramáticamente más eficiente que las iteraciones anteriores.

Dirigido por Manijeh Razeghi, investigadores del Centro de Dispositivos Cuánticos de Northwestern diseñaron teóricamente y sintetizaron experimentalmente una nueva, material emisor diseñado por deformación. Fabricado con el nuevo material, el peine de frecuencia compacto QCL es un orden de magnitud más eficiente y emite más de cuatro veces la potencia de salida que todas las demostraciones anteriores.

El peine de frecuencia QCL de Razeghi opera en la región espectral infrarroja, que es útil para detectar muchos tipos diferentes de productos químicos, incluidas las emisiones industriales, explosivos y agentes de guerra química.

"Estamos viendo el comienzo de una verdadera revolución en la tecnología de sensores de gas compactos, "dijo Razeghi, Walter P. Murphy Profesor de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. "Imagine un sistema portátil que puede detectar trazas de sustancias químicas peligrosas en una fracción de segundo".

Con el apoyo de la National Science Foundation, Departamento de Seguridad Nacional, Comando de Sistemas Aéreos Navales, y NASA, la investigación se publicó hoy en línea en Informes científicos .

Un jugador revolucionario en la ciencia fundamental, un peine de frecuencia es una fuente de luz que emite un espectro que contiene una serie de Líneas de frecuencia igualmente espaciadas. El espaciado exacto de frecuencias es clave para manipular la luz para diversas aplicaciones y ha dado lugar a nuevas tecnologías en diversos campos. incluyendo medicina, comunicaciones, y astronomía. Hoy dia, Los peines de frecuencia abarcan vastas frecuencias de luz desde terahercios hasta visible y ultravioleta extremo.

"Dado que el peine de frecuencia directa se generó mediante el uso de un láser de femtosegundo de modo bloqueado en la década de 1990, Se han utilizado varias técnicas para producir peines de frecuencia, ", Dijo Razeghi." Pero cada una de estas técnicas requiere múltiples componentes ópticos. Esto no es compacto ni conveniente ".

El trabajo de Razeghi ha hecho posible generar un peine de frecuencia a partir de un solo componente optoelectrónico de solo unos pocos milímetros de longitud. El peine de frecuencia QCL resultante es increíblemente compacto y emite más de 300 líneas de frecuencia igualmente espaciadas, abarcando un rango de 130 centímetros.

"El sistema se basa en un componente producible en masa sin partes móviles, "Razeghi dijo, "que es atractivo en términos de costo y durabilidad".

El grupo de Razeghi está buscando formas de aumentar aún más el rango espectral de sus peines de frecuencia QCL. Esto incluye buscar formas de hacer una escala de chip, temperatura ambiente, peine de frecuencia de terahercios, lo que permitiría nuevas aplicaciones en la evaluación de paquetes no destructivos y la obtención de imágenes biomédicas.