Principio de funcionamiento de la matriz láser SUSY. (A) Un pozo de potencial infinito y su supercompañero en el régimen ininterrumpido de SUSY. Aparte del estado fundamental, todos los valores propios del potencial primario coinciden exactamente con los de la supercompañera. Las funciones propias del potencial primario y su contraparte supersimétrica se transforman entre sí mediante la acción de los operadores A y A †. . (B) Representación esquemática de una matriz de láser SUSY que involucra una red activa primaria (rojo) acoplada a su supercompañero con pérdidas (azul). El láser SUSY emite exclusivamente en el modo fundamental en fase. Crédito: Ciencias (2019). DOI:10.1126 / science.aav5103
Un equipo de investigadores de la Universidad de Florida Central y la Universidad Tecnológica de Michigan ha desarrollado un concepto de sistema láser basado en los principios de la supersimetría. En su artículo publicado en la revista Ciencias , el grupo informa que su sistema está destinado a resolver el problema de producir más luz con un sistema láser compacto. Tsampikos Kottos, de Wesleyan University, ha escrito un artículo en perspectiva sobre el trabajo realizado por el equipo en el mismo número de la revista.
Kottos señala que hay muchas aplicaciones físicas que requieren el uso de un sistema láser compacto que también tiene requisitos de potencia de alto rendimiento. Para satisfacer esta necesidad, muchos físicos han decidido combinar varios láseres en una matriz. Desafortunadamente, este enfoque adolece de la producción de una viga de menor calidad. Kottos señala que una forma de superar este problema es utilizar la amplificación selectiva de un solo modo, pero hacerlo tiene sus propios inconvenientes. En este nuevo esfuerzo, los investigadores han ideado un enfoque diferente, uno basado en los principios de la supersimetría.
La supersimetría es una teoría matemática que describe la relación entre bosones y fermiones; sugiere que para cada partícula elemental conocida, tiene que haber un "supercompañero" mucho más pesado. Para construir un nuevo tipo de sistema láser, los investigadores utilizaron esta idea para crear una matriz estable de láseres semiconductores que, en conjunto, ofrecen la potencia necesaria para posibles aplicaciones. Más específicamente, diseñaron un sistema que enfatiza el modo fundamental suprimiendo los modos de orden superior. Lo hicieron emparejándolos con modos de baja calidad, sus supercompañeros con pérdidas. La idea era que la matriz los respaldara de manera que estuvieran emparejados en fase con los modos de orden superior.
Para probar sus ideas, Los investigadores construyeron un sistema al crear primero múltiples pozos cuánticos en una pequeña oblea de fosfuro de indio (de solo 1000 nanómetros de ancho), cada uno de los cuales estaba a solo 400 nanómetros de distancia. Estimularon la estructura disparando un 1, Láser de longitud de onda de 064 nanómetros en él. Al hacerlo, se suprimieron los modos transversales de orden superior al tiempo que se mostraba una baja divergencia. Informan que el modo fundamental fue desacoplado de la sección con pérdida y que fue el único que experimentó ganancia, y eso llevó al láser monomodo.
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