Definiendo láseres verdaderos: cuando los nanoláseres cumplen criterios láser

La luz coherente generada por nanoláseres es difícil de medir.

Investigadores descubren método para realizar tales mediciones desafiantes.

Desarrollan fórmula simple para determinar bajo qué condiciones nanoláseres califican como láseres verdaderos.

Logrando coherencia en nanoláseres

Problema mayor: no sabemos en qué punto (corriente) su radiación de salida se vuelve coherente. Para aplicaciones reales, es crucial diferenciar 2 fases: fase tipo LED con salida incoherente a bajas corrientes y verdadera acción láser con salida coherente a altas corrientes.

Para calificar como láser real, la fuente debe cumplir requisitos. El más importante: emitir radiación coherente. La coherencia se logra above punto llamado umbral de láser. Por debajo, la fuente emite radiación espontánea, no diferente a LEDs tradicionales.

Este umbral puede determinarse analizando relación entre corriente de bombeo y potencia de salida (figura 1A). Sin embargo, algunos equipos no exhiben características especiales (línea roja en figura 1b), dificultando identificar valor umbral en curva corriente vs potencia. Estos nanoláseres se llaman "sin umbral".

Nueva fórmula para medir coherencia directamente

La luz coherente de nanoláseres es difícil de medir porque requiere instrumentos delicados para capturar fluctuaciones de intensidad en millonésimas de milisegundo.

Científicos del Instituto de Física y Tecnología de Moscú descubrieron método para tales mediciones difíciles. Implica cuantificar coherencia de radiación de nanoláser usando parámetros principales del láser.

Referencia: Optics Express | doi:10.1364/OE.26.033473 | MIPT

El método puede usarse para identificar corriente umbral para casi todos los nanoláseres, incluyendo nanoláseres "sin umbral", que tienen valor umbral distinto aislando fases láser y LED. La radiación eyectada es coherente above esta corriente umbral e incoherente below.

Previamente, era casi imposible obtener radiación coherente debido a auto-calentamiento de nanoláseres. Así, distinguir umbral real de ilusorio es crucial.

Para ello, investigadores desarrollaron fórmula simple empleable universalmente a todos los nanoláseres. Usando esta fórmula con parámetros entrada-salida (figura 2), físicos pueden calibrar rápidamente valor umbral de cualquier estructura que construyan.

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Este nuevo estudio facilita predecir (de antemano) a qué corriente de bombeo el nanoláser rendirá radiación coherente independientemente de su diseño. Ayudará a físicos a diseñar y construir nanoláseres con características predeterminadas y coherencia garantizada.