Superación de los límites de los láseres de cascada cuántica
Académicos de Francia, Alemania, Italia y el Reino Unido se unieron para lograr un importante avance en la tecnología láser, que allana el camino para aplicaciones que van desde la detección rápida de gases hasta la metrología, la detección de microondas y los ensayos no destructivos. El proyecto de la Unión Europea ULTRAQCL mostró que los láseres de cascada cuántica (QCL, por sus siglas en inglés) en el rango de frecuencias de terahercios también podían adaptarse para generar pulsos muy cortos, tan bajos como un picosegundo. El doctor Sukhdeep Dhillon, coordinador del proyecto en el laboratorio de física del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) y en la Escuela Normal Superior de París, comenta: «Se trata de una mejora muy importante. Se había asumido que su naturaleza inherente no podía adaptarse a la generación de pulsos muy cortos». Los investigadores del proyecto demostraron la viabilidad de los pulsos muy cortos en un peine de frecuencias estabilizado (un amplio espectro compuesto de líneas estrechas equidistantes) con un gran ancho de banda espectral. «Esto abre la posibilidad de utilizar una técnica llamada espectroscopia de peine de doble frecuencia, que puede aplicarse a la metrología y detectar múltiples especies de gas con firmas espectrales en el rango de terahercios», explica el doctor Dhillon. Los investigadores también demostraron que los pulsos cortos de terahercios pueden utilizarse como un método para generar radiación de microondas de bajo ruido, así como para la detección ultrarrápida de terahercios en aplicaciones de telecomunicaciones en el espacio libre. Además, el consorcio demostró que los láseres pueden utilizarse para mediciones de tiempo de vuelo (la medición del tiempo que tarda un objeto, partícula u onda en recorrer una distancia a través de un medio), lo que hace que el láser sea adecuado para aplicaciones de ensayos no destructivos.
Detección de gases
Existe un claro interés en comercializar las aplicaciones. El mercado total de los terahercios se estima en unos 272 millones de euros, que se elevarán a 1 300 millones de euros en 2025. El equipo ve especial interés en cómo se puede aplicar la generación de pulsos cortos y peines de frecuencias para detectar múltiples tipos de gases. Les gustaría centrarse en ello en un proyecto futuro. Sin embargo, los investigadores de ULTRAQCL ya han desarrollado una cantidad considerable de tecnología derivada para la industria mientras trabajan para alcanzar los objetivos del proyecto. Han presentado tres solicitudes de patente, incluida una para interruptores fotoconductores sin eco y un tipo de interruptor de cuarzo para sistemas basados en amplificadores, que se han utilizado durante el proyecto para investigar la generación de pulsos en QCL y actualmente se está estudiando su posible comercialización. Los socios atribuyen el éxito del proyecto a la puesta en común de la experiencia de los centros de investigación europeos: la Universidad de Leeds en el Reino Unido, que dirigió la actividad del crecimiento material, con el CNRS, que se centró en la generación de pulsos mediante métodos activos, mientras que el CNR-Nano en Italia se centró en los métodos pasivos para la generación de pulsos. La Universidad de París Sur dirigió los métodos de fabricación, la Universidad de Ratisbona, en Alemania, la dinámica ultrarrápida, mientras que el Instituto Nacional de Óptica, en Italia, estuvo a cargo de la investigación sobre aplicaciones, con un enfoque particular en la metrología. El doctor Dhillion señala: «El proyecto tenía un verdadero carácter colaborativo, lo que era primordial para alcanzar los avances realizados. Aunque cada socio tuvo un papel distinto, hubo aportaciones de todos los socios en cada actividad para asegurar que se alcanzaran los objetivos finales del proyecto».
Palabras clave
ULTRAQCL, láseres de cascada cuántica, pulsos cortos, rango de frecuencias de terahercios, detección rápida de gases, generación de microondas
