Los científicos de DTU han demostrado que un láser Fano, un nuevo tipo de láser microscópico, tiene ventajas fundamentales en comparación con otros tipos de láseres. El descubrimiento puede ser importante para muchas aplicaciones futuras, como la fotónica integrada, interfaz de electrónica y fotónica, y sensores ópticos.

Una fracción cada vez mayor del consumo mundial de energía se utiliza para tecnología de la información, y la fotónica que opera a velocidades de datos muy altas con energía ultrabaja por bit se ha identificado como una tecnología clave para permitir el crecimiento sostenible de las demandas de capacidad.

Sin embargo, los diseños láser existentes no pueden simplemente reducirse para alcanzar los objetivos de los dispositivos integrados de próxima generación, y, por tanto, se necesitan descubrimientos fundamentales en el campo de la nanofotónica.

Apoyado por un centro de excelencia de Villum, NATEC, un Centro de Excelencia DNRF recientemente establecido, NanoPhoton, y una subvención avanzada de ERC, Los científicos de DTU están explorando la física y las aplicaciones de una nueva clase de dispositivos fotónicos utilizando un fenómeno conocido como interferencia de Fano. Este efecto físico ofrece la oportunidad de realizar nanoláseres ultrarrápidos y de bajo ruido (llamados láseres Fano), transistores ópticos, y dispositivos cuánticos que funcionan al nivel de un solo fotón.

Ahora, Los científicos de DTU han demostrado que la coherencia de un láser Fano se puede mejorar significativamente en comparación con los láseres microscópicos existentes. El resultado ha sido publicado en Fotónica de la naturaleza .

"La coherencia de un láser es una medida de la pureza del color de la luz generada por el láser. Una mayor coherencia es esencial para numerosas aplicaciones, como las comunicaciones en chip, circuitos integrados fotónicos programables, sintiendo tecnología cuántica, y computación neuromórfica. Por ejemplo, los sistemas de comunicación óptica coherente transmiten y detectan información utilizando la fase de pulsos de luz, lo que genera una enorme capacidad de información ", dice Jesper Mørk, Profesor de DTU Fotonik y Líder de Centro de NATEC y NanoPhoton.

Jesper Mørk explica además:que "el láser Fano, con un tamaño de unas pocas micras (una micra es una milésima de milímetro), opera en un estado óptico inusual, un llamado estado-límite en el continuo, inducida por la resonancia Fano. La existencia de tal estado fue identificada por primera vez por algunos de los primeros pioneros de la mecánica cuántica, pero eludió la observación experimental durante muchos años. En el papel, mostramos que las características de tal estado-límite en el continuo pueden aprovecharse para mejorar la coherencia del láser ".

"La observación es algo sorprendente, "añade el autor principal e investigador principal de DTU Fotonik, Yi Yu, "dado que un estado ligado en el continuo es mucho menos robusto que los estados comúnmente utilizados en los láseres. Mostramos en nuestro artículo, tanto experimental como teóricamente, que las peculiaridades de este nuevo estado pueden aprovecharse ".

Yi Yu continúa diciendo que "para lograr el objetivo que hemos desarrollado, en colaboración con el grupo de la profesora Kresten Yvind en DTU Fotonik, una plataforma de nanotecnología avanzada, llamada Tecnología de heteroestructura enterrada. Esta tecnología permite realizar pequeños, regiones de material activo de tamaño nanométrico, donde tiene lugar la generación de luz, mientras que la estructura láser restante es pasiva. Es la física de la resonancia Fano combinada con esta tecnología lo que eventualmente permite la supresión del ruido cuántico, conduciendo a la coherencia medida más alta para láseres microscópicos ".

Este nuevo hallazgo puede llevar al uso de láseres Fano en circuitos electrónicos-fotónicos integrados, en particular en las nuevas generaciones de ordenadores de alta velocidad. En las computadoras de hoy, Las señales eléctricas se utilizan para operaciones lógicas, así como para transmitir datos entre diferentes partes de la computadora. Sin embargo, debido a pérdidas óhmicas, se desperdicia mucha energía en la transmisión. La función principal del láser Fano será convertir los datos eléctricos en señales de luz, que luego se transmiten dentro de la computadora casi sin pérdida, tal como se hace en las fibras ópticas en Internet hoy en día. La perspectiva a largo plazo es obtener chips de computadora mucho más rápidos con un consumo mínimo de energía.