Desde que se desarrollaron por primera vez los láseres, la demanda de láseres más adaptables solo ha aumentado. Los cristales líquidos nemáticos quirales (CLC) son una clase emergente de dispositivos láser que están preparados para dar forma a cómo se usarán los láseres en el futuro debido a sus bajos umbrales. facilidad de fabricación, y capacidad para sintonizar franjas más amplias del espectro electromagnético. Nuevo trabajo sobre cómo seleccionar modos de borde de banda en estos dispositivos, que determinan la energía láser, puede arrojar luz sobre cómo se sintonizarán los láseres del futuro.

Las cavidades del láser están formadas por un cristal líquido nemático quiral dopado con un tinte fluorescente. El cristal líquido crea una banda prohibida fotónica en la cavidad del láser. Un equipo internacional de investigadores demostró una técnica que permite que el láser cambie eléctricamente la emisión entre los bordes de longitud de onda larga y corta de la banda prohibida fotónica simplemente aplicando un voltaje de 20 V. Letras de física aplicada .

"Nuestra contribución es encontrar una manera de cambiar la orientación del momento dipolar de transición del medio de ganancia [el tinte fluorescente] en la estructura CLC y lograr la selección de modo entre los bordes de longitud de onda larga y corta sin ajustar la posición de la banda prohibida fotónica , "dijo Chun-Ta Wang, un autor del artículo. "También demostramos un sistema CLC estabilizado con polímeros, que mejoró la estabilidad del láser, rendimiento láser y voltaje umbral ".

Los láseres CLC funcionan a través de una colección de cristales líquidos que se autoensamblan en patrones en forma de hélice, que luego actúa como la cavidad del láser. Estas hélices son quirales lo que significa que salen sacacorchos en la misma dirección, lo que les permite sintonizarse en una amplia gama de longitudes de onda. Mientras que muchos láseres, como los diodos láser utilizados en los reproductores de DVD, se fijan en un color, muchos láseres CLC pueden ajustarse a múltiples colores en el espectro de luz visible y más allá.

Además de ajustar la longitud de onda láser, Un área candente de investigación es encontrar diferentes formas de sintonizar la longitud de onda cambiando el modo láser de un borde de la banda prohibida fotónica al otro. Algunos intentos hasta ahora han sugerido que es posible cambiar entre los bordes de longitud de onda larga y corta.

El trabajo del equipo de Wang demuestra que este cambio de modo es posible aplicando un campo eléctrico de corriente continua al tinte fluorescente, alterar su parámetro de orden sin afectar la posición espectral de su banda prohibida. Los investigadores probaron tres mezclas variando las proporciones de cristales líquidos y tintes y registrando sus salidas láser a través de espectrometría de fibra óptica.

Descubrieron que era posible que todas las muestras pasaran del láser en el borde de la longitud de onda corta al láser en el borde de la longitud de onda larga, un cambio de casi 40 nanómetros, con tan solo 20 voltios. Es más, una muestra de CLC plana estabilizada con polímero pudo aprovechar su estabilidad estructural adicional para cambiar de manera reversible entre los dos modos y mostró un rendimiento y voltaje umbral mejorados.

"Ha habido muchos cálculos sobre cómo lograr este fenómeno en este campo, pero que sepamos, esta es la primera vez que se prueba experimentalmente, "Dijo Wang.

Mirando hacia el futuro, Wang dijo que el uso generalizado de láseres CLC todavía está programado para el futuro. Mientras tanto, él y su equipo esperan ampliar nuestra comprensión de la selección del modo de borde de banda asistida eléctricamente en otros tipos de cristales fotónicos.