Los investigadores han diseñado un nuevo tipo de láser llamado láser de anillo de puntos cuánticos que emite rojo, naranja, y luz verde. Los diferentes colores se emiten desde diferentes partes del punto cuántico:rojo desde el núcleo, verde de la cáscara, y naranja de una combinación de ambos, y se puede cambiar fácilmente controlando la competencia entre la emisión de luz del núcleo y la carcasa.

Los investigadores, Boris le Feber, Ferry Prins, Eva De Leo, Freddy T. Rabouw, y David J. Norris, en ETH Zurich, Suiza, han publicado un artículo sobre los nuevos láseres en un número reciente de Nano letras .

El trabajo demuestra los interesantes efectos que son posibles con láseres basados ​​en puntos cuánticos, que son esferas de cristal nanométricas hechas de materiales semiconductores. En estos láseres los puntos cuánticos suelen estar recubiertos de conchas de un material diferente. Cuando se ilumina, las conchas no solo emiten luz propia, pero también canalizan portadores fotoexcitados (excitones) a los núcleos de los puntos cuánticos, que mejora la emisión de luz del núcleo del láser.

Para hacer láseres de puntos cuánticos que puedan cambiar entre emitir luz solo desde los núcleos o solo desde las cáscaras, los investigadores diseñaron una cavidad láser especial, que es la parte central del láser responsable de confinar y reflejar la luz hasta que se vuelve altamente coherente. Aunque los láseres de puntos cuánticos se han investigado ampliamente, el efecto de la cavidad del láser sobre el rendimiento del láser de puntos cuánticos ha sido en gran parte inexplorado hasta ahora.

En el nuevo estudio, los científicos fabricaron cavidades láser de alta calidad hechas de matrices de anillos de puntos cuánticos altamente estructurados. Los láseres resultantes exhiben factores de calidad de cavidad muy altos, casi un orden de magnitud mayor que los de los láseres de puntos cuánticos típicos, que suelen tener caries al azar.

“Pudimos demostrar un enfoque de fabricación simple que condujo a cavidades de anillo de alta calidad que nos permitieron explorar este comportamiento de 'cambio de color' en un láser de punto cuántico, "Norris, Profesor de Ingeniería de Materiales en ETH Zurich, dicho Phys.org . "En cavidades de mala calidad, es poco probable que hubiéramos podido observar este efecto".

Los investigadores demostraron que, a bajas potencias, los nuevos láseres emiten luz roja desde sus núcleos, mientras que en potencias superiores, emiten luz verde de las conchas. En potencias intermedias, la luz proviene tanto del núcleo como del caparazón, y así aparece naranja. Como explican los investigadores, es posible sofocar por completo la emisión del núcleo porque la emisión del núcleo tiene lugar en una escala de tiempo de picosegundos, mientras que la emisión de la capa se produce en una escala de tiempo de subpicosegundos y, por lo tanto, puede superar en gran medida la emisión del núcleo, siempre que la potencia del láser sea suficientemente alta.

En el futuro, las propiedades únicas de los láseres de anillo de puntos cuánticos pueden dar lugar a aplicaciones en pantallas láser, detección química, y otras áreas. Pero antes de que se puedan realizar estas aplicaciones, los investigadores planean mejorar aún más el rendimiento del láser.

"Demostramos el efecto de 'cambio de color' en este trabajo, pero el cambio de color ocurre a potencias muy altas, "Norris dijo." Se requieren más investigaciones para ver si el mismo efecto puede ocurrir a potencias más razonables. Esto sería útil para las aplicaciones. Afortunadamente, los puntos cuánticos continúan mejorando (en términos de su rendimiento para láseres), y podemos aplicar inmediatamente estas mejoras a nuestros dispositivos ".

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