Créditos de las imagenes: Nitzan Zohar, Spokesperson, Technion.
Investigadores israelíes han desarrollado un nuevo sistema de láser semiconductor. Es altamente eficiente y se conoce como: el láser aislante topológico.
Los hallazgos se presentan en dos nuevos trabajos de investigación conjuntos, uno que describe la teoría y otro los experimentos, publicados por la prestigiosa revista Science.
Los aisladores topológicos son una de las áreas más innovadoras y prometedoras de la física en los últimos años. Brindan una nueva percepción de la comprensión básica del transporte protegido.
Estos son materiales especiales que son aislantes en su interior pero que conducen una «supercorriente» en su superficie. La corriente en la superficie no se ve afectada por defectos, o desorden. Esto significa que viaja uni-direccionalmente sin dispersarse.
Los estudios fueron conducidos por el Profesor Mordechai Segev, del Technion en colaboración con lMercedeh Khajavikhan de la Universidad de Florida.
Hace varios años, el mismo grupo del Technion presentó estas ideas en fotónica y demostró un aislante fotónico topológico. En este, la luz viaja por los bordes de una matriz bidimensional de guías de onda sin verse afectado por defectos o desorden.
Ahora, los investigadores encontraron una manera de usar las propiedades de los aislantes fotológicos topológicos para construir un nuevo tipo de láser. Esto crea un comportamiento fundamental único y mejora en gran medida la robustez y el rendimiento de las matrices de láseres. Se abre la puerta a un gran número de futuras aplicaciones.
«Este nuevo sistema láser iba en contra de todos los conocimientos sobre aislantes topológicos», dijo Segev.
El láser del futuro sales de Israel.
Las propiedades únicas de robustez de los aislantes topológicos se cree que fallan cuando el sistema contiene ganancia, como todos los láseres deben tener. Pero ahora hemos demostrado que esta robustez especial sobrevive en los sistemas láser que tienen un diseño especial («topológico»). Por tanto es capaz de hacer que los láseres sean mucho más eficientes. Los hace más coherentes y, al mismo tiempo, inmunes a todo tipo de imperfecciones de fabricación, defectos y similares.
Esta parece ser una vía emocionante para hacer que las matrices de láseres en miniatura trabajen juntas como una sola. Un láser único de alta potencia y altamente coherente».
En su investigación, los científicos construyeron una serie especial de resonadores de micro anillo. Su modo láser por tanto exhibe transporte topológicamente protegido. La luz se propaga en una dirección a lo largo de los bordes de la matriz láser. Esta luz resulta inmune a defectos y no se ve afectada por la forma de los bordes.
Esto, lo demostraron experimentalmente con una emisión de láser mono modo altamente eficiente.
«Es un gran placer ver que las investigaciones tienen aplicaciones tan profundas y tangibles», dijeron.
La matriz fabricada utiliza materiales semiconductores estándar. No hay necesidad de campos magnéticos o materiales magnetoópticos exóticos. Por lo tanto puede integrarse en dispositivos semiconductores.
«En los últimos años, hemos encontrado nuevos trucos para manipular la luz de una manera sin precedentes» agregan.
Aquí mediante el uso de diseños inteligentes, «engañamos» a los fotones para que sientan que están experimentando un campo magnético y tienen spin, dijo el profesor Khajavikhan, uno de los principales científicos del equipo.
Los investigadores demostraron dos cosas. Primero que los láseres aislantes topológicos son teóricamente posibles y experimentalmente factibles. Segundo, que la integración de estas propiedades crea láseres más eficientes.
Los resultados del estudio allanan el camino hacia una nueva clase de dispositivos fotónicos topológicos activos que pueden integrarse con sensores, antenas y otros dispositivos.
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