En el último medio siglo, La tecnología láser se ha convertido en una industria global multimillonaria y se ha utilizado en todo, desde unidades de disco óptico y lectores de códigos de barras hasta equipos quirúrgicos y de soldadura.

Por no hablar de esos punteros láser que entretienen y confunden a tu gato.

Ahora, los láseres están preparados para dar otro paso adelante:investigadores de la Universidad Case Western Reserve, en colaboración con socios de todo el mundo, han podido controlar la dirección del rayo de salida de un láser aplicando voltaje externo.

Es una primicia histórica entre los científicos que han estado experimentando con lo que ellos llaman "láseres aleatorios" durante los últimos 15 años aproximadamente.

"Todavía queda mucho trabajo por hacer, pero esta es una clara primera prueba de un láser aleatorio de transistores, donde la emisión láser se puede enrutar y dirigir aplicando un voltaje externo, "dijo Giuseppe Strangi, profesor y becario de investigación de Ohio en superficies de materiales avanzados en la Universidad Case Western Reserve.

Strangi, quien dirigió la investigación, y sus colaboradores describieron recientemente sus hallazgos en un artículo publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza . El proyecto, financiado por la Academia Nacional de Ciencias de Finlandia, tenía como objetivo superar ciertas limitaciones físicas intrínsecas a esa segunda generación de láseres.

Éxitos láser, limitaciones del láser

La historia de la tecnología láser se ha acelerado ya que la fuente de luz única ha revolucionado prácticamente todas las áreas de la vida moderna. incluidas las telecomunicaciones, biomedicina y tecnología de medición.

Pero la tecnología láser también se ha visto obstaculizada por importantes deficiencias:los usuarios no solo tienen que manipular físicamente el dispositivo que proyecta la luz para mover un láser, pero para funcionar, requieren una alineación precisa de los componentes, haciéndolos costosos de producir.

Esas limitaciones podrían eliminarse pronto:Strangi y sus socios de investigación en Italia, Finlandia y el Reino Unido han demostrado recientemente una nueva forma de generar y manipular luz láser aleatoria, incluso a nanoescala.

Finalmente, Esto podría llevar a que un procedimiento médico se lleve a cabo de manera más precisa y menos invasiva o que se redirija una línea de comunicación de fibra óptica con solo tocar un dial, Dijo Strangi.

Láseres 'aleatorios' mejorados

Entonces, ¿cómo funcionan realmente los láseres?

Los láseres convencionales constan de una cavidad óptica, o apertura, en un dispositivo determinado. Dentro de esa cavidad hay un material fotoluminiscente que emite y amplifica luz y un par de espejos. Los espejos fuerzan a los fotones, o partículas ligeras, para rebotar hacia adelante y hacia atrás a una frecuencia específica para producir el rayo láser rojo que vemos emitir desde el láser.

"¿Pero qué pasaría si quisiéramos miniaturizarlo y deshacernos de los espejos y hacer un láser sin cavidad y bajar a la nanoescala?" preguntó. "Ese era un problema en el mundo real y por qué no podíamos ir más allá hasta el cambio de siglo con láseres aleatorios".

Láseres tan aleatorios que se han investigado en serio durante los últimos 15 años, difieren de la tecnología original presentada por primera vez en 1960 principalmente en que no se basan en esa cavidad reflejada.

En láseres aleatorios, los fotones emitidos en muchas direcciones se mezclan en cambio con luz brillante en un medio de cristal líquido, guiando las partículas resultantes con ese rayo de luz. Por lo tanto, no hay necesidad de lo grande, estructura reflejada requerida en aplicaciones tradicionales.

La onda resultante, llamada "solitón" por Strangi y los investigadores, funciona como un canal para que sigan los fotones dispersos. ahora en un orden, camino concentrado.

Una forma de entender cómo funciona esto es imaginando una versión de partículas de luz de las "olas solitarias" que los surfistas (y los peces de agua dulce) pueden montar cuando los ríos y la marea del océano chocan en ciertos estuarios. Dijo Strangi.

Finalmente, las investigaciones golpean el cristal líquido con una señal eléctrica, que permite al usuario "dirigir" el láser con un dial, en lugar de mover toda la estructura.

Ese es el gran desarrollo de este equipo, Dijo Strangi.

"Por eso lo llamamos 'transistor, 'porque una señal débil (el solitón), controla uno fuerte:la salida del láser ". Dijo Strangi." Los láseres y los transistores han sido las dos tecnologías líderes que han revolucionado el siglo pasado, y hemos descubierto que ambos están entrelazados en el mismo sistema físico "

Los investigadores creen que sus resultados acercarán los láseres aleatorios a aplicaciones prácticas en espectroscopia (utilizados en química física y analítica, así como en astronomía y teledetección). diversas formas de exploración y procedimientos biomédicos.