Mejores sensores químicos portátiles

Una diminuta lente integrada en láseres semiconductores resulta muy prometedor para el desarrollo de mejores sensores químicos portátiles.

Investigadores de la Universidad de Harvard y Hamamatsu Photonics han creado un láser semiconductor altamente direccional que debería facilitar el desarrollo de sensores químicos portátiles y comunicaciones ópticas más eficaces y baratas, evitando la pérdida de luz con un recubrimiento metálico nanoestampado semejante a una lente de contacto.

La nueva tecnología consiste en una rejilla metálica estampada en la cara de emisión de luz del láser. La rejilla disminuye la divergencia de la luz láser en un factor de 25, eliminando la necesidad de lentes y espejos voluminosos y caros. Es más, según los investigadores, ajustando el diseño de la rejilla metálica es posible adaptarla para que funcione con cualquier tipo de láser semiconductor.

Los láseres semiconductores se utilizan en infinidad de cosas, desde reproductores de DVD a redes de telecomunicaciones. En sistemas de detección química, se utilizan para iluminar compuestos gaseosos cuya identidad y concentración se puede determinar observando el espectro de luz que emiten.

Al salir de un láser, la luz se expande en forma de cono. Incluso con lentes y espejos meticulosamente alineados, se malgasta alguna luz. Estos elementos ópticos adicionales son caros y hacen que los sistemas láser sean voluminosos. Los investigadores de Harvard, dirigidos por el físico Federico Capasso, afrontaron el problema depositando una capa de metal de unos cuantos cientos de nanómetros de grosor en la cara del láser y haciéndole luego ranuras y una abertura. Estas rejillas metálicas se pueden fabricar mediante técnicas de fabricación convencionales.

Una gran parte de la luz que sale por la abertura se curva 90º y se propaga bajo la rejilla de metal en forma de energía denominada plasmones de superficie. Las ranuras de la rejilla metálica dispersan, a continuación, esta energía a modo de estrecho rayo de luz.

Los investigadores demostraron la técnica en un láser de cascada cuántica, un tipo de láser desarrollado por Capasso en Bell Labs en 1994. Estos láseres pueden emitir luz en un amplio espectro, desde el infrarrojo a luz visible; y su luz normalmente diverge en ángulos que oscilan entre los 40º y los 80º. Sin embargo, en un artículo publicado en línea en la revista Nature Photonics, los investigadores de Harvard y Hamamatsu señalan que la luz de su láser diverge tan solo 2,5º sin reducir significativamente la potencia de salida del láser.

Esta diferencia podría permitir integrar láseres de cascada cuántica en sensores químicos portátiles.

Fuente: Technology Review