Láser con control de polarización

Investigadores de la “Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de la Universidad de Harvard”, en colaboración con científicos de “Hamamatsu Fotónica” en Japón, han demostrado por primera vez, un láser en la que la dirección de oscilación de la radiación emitida, conocido como polarización, puede ser diseñado y controlado a voluntad. La innovación abre la puerta a una amplia gama de aplicaciones en la fotónica y en las comunicaciones. La Universidad de Harvard ha presentado una amplia patente sobre la invención.

El proyecto fue llevado a cabo por los estudiantes de posgrado Nanfang Yu y Federico Capasso, junto al profesor de Física Aplicada Robert L. Wallace, y el investigador senior en Ingeniería Eléctrica Vinton Hayes, en colaboración con un equipo de “Hamamatsu Fotónica” encabezado por el Dr. Hirofumi Kan, Director General del Grupo de Láser.

La polarización es una de las principales características de la definición de un rayo láser. Controlarlo, representa un nuevo paso importante hacia la ingeniería del haz del láser con una flexibilidad sin precedentes, adaptados para aplicaciones específicas. Según explica Federico Capasso; “La novedad de nuestro enfoque es que, en lugar de ser llevado a cabo externamente, lo que requiere de voluminosos y costosos componentes ópticos, la manipulación de la polarización del haz se consigue mediante la integración del polarizador directamente en la faceta láser. Esta solución compacta es aplicable a los láseres semiconductores y otros láseres de estados sólidos, desde la comunicación a las longitudes de onda del infrarrojo medio y del espectro teraherciano”.

Las fuentes de luz con un conveniente estado de polarización son útiles para una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, las comunicaciones por satélite utilizan dos polarizaciones ortogonales al doble de la capacidad del canal, así como las fuentes de luz polarizadas circulares son necesarias para la detección de determinadas biomoléculas, además de otros usos de gran relevancia para la criptografía cuántica.

Para lograr los resultados esperados, los ingenieros desarrollaron una estructura metálica, llamada plasmónico polarizador directamente en la faceta de una cascada cuántica (QC) láser. El láser de QC emite una longitud de onda de diez micras (en la parte invisible del espectro conocido como el medio-infrarrojo, donde la atmósfera es transparente). El equipo de investigadores fue capaz de controlar el estado de la polarización, tanto mediante la generación de luz polarizada linealmente a lo largo de un sentido arbitrario como en la luz polarizada circular.

Más información: Universidad de Harvard