Les progrès dans les lasers arrivent à la longue et courte

Depuis que les lasers ont été développés, la demande pour des lasers plus adaptables n'a fait qu'augmenter. Les cristaux liquides nématiques chiraux sont une classe émergente de dispositifs lasers prêts à façonner la façon dont les lasers sont utilisés à l'avenir en raison de leurs seuils bas, de leur facilité de fabrication et de leur capacité à être réglés sur des bandes plus larges du spectre électromagnétique. De nouveaux travaux sur la façon de sélectionner les modes de bord de bande dans ces dispositifs, qui déterminent l'énergie laser, peuvent éclairer la façon dont les lasers du futur seront réglés.

Les cavités laser sont formées d'un cristal liquide nématique chiral dopé avec un colorant fluorescent. Le cristal liquide crée une bande interdite photonique dans la cavité laser. Une équipe internationale de chercheurs a démontré une technique qui permet au laser de commuter électriquement l'émission entre les bords de longueur d'onde courte et longue de la bande interdite photonique simplement en appliquant une tension de 20 V.

« Notre contribution est de trouver une façon de changer l'orientation du moment dipolaire de transition du milieu de gain [le colorant fluorescent] dans la structure et de réaliser la sélection du mode entre les bords long et à courte longueur d'onde sans réglage de la position de la bande interdite photonique, »dit un auteur du papier. « Nous avons également démontré un système CLC polymère stabilisé, qui a amélioré la stabilité du laser, la tension d'émission laser de la performance et le seuil. »

Les lasers travaillent à travers une collection de cristaux liquides qui s'auto-assemblent en motifs hélicoïdaux, qui agissent alors comme la cavité du laser. Ces hélices sont chirales, ce qui signifie qu'elles se déplacent dans la même direction, ce qui leur permet d'être réglées sur une large gamme de longueurs d'onde. Alors que de nombreux lasers, comme les diodes laser utilisées dans les lecteurs DVD, sont fixés à une couleur, de nombreux lasers peuvent être réglés sur plusieurs couleurs dans le spectre de la lumière visible et au-delà.

En plus de l'accord de la longueur d'onde laser, un domaine chaud de recherche est de trouver différentes façons d'accorder la longueur d'onde en commutant le mode laser d'un bord de la bande interdite photonique à l'autre. Quelques tentatives ont suggéré jusqu'à présent, il est possible de basculer entre les bords long et courte longueur d'onde.

Le travail d'équipe démontre que cette commutation de mode est possible en appliquant un champ électrique continu au colorant fluorescent, modifiant son paramètre d'ordre sans affecter la position spectrale de sa bande interdite. Les chercheurs ont testé trois mélanges en variant les rapports de cristaux liquides et de colorants et en enregistrant leurs sorties laser par spectrométrie à fibre optique.

Ils ont trouvé qu'il était possible que tous les échantillons passent de l'effet laser à la longueur d'onde courte à l'effet laser sur le front de longueur d'onde longue, soit un décalage de près de 40 nanomètres, avec aussi peu que 20 volts. De plus, un échantillon planaire stabilisé aux polymères a été capable de tirer parti de sa stabilité structurelle supplémentaire pour basculer de manière réversible entre les deux modes et a montré une performance et une tension de seuil améliorées.

« Il y a eu de nombreux calculs pour savoir comment réaliser ce phénomène dans ce domaine, mais à notre connaissance, c'est la première fois il a été prouvé expérimentalement », a déclaré.

Pour l'avenir, cette utilisation répandue des lasers est encore prévue pour l'avenir. En attendant, lui et son équipe espèrent élargir notre compréhension de la sélection du mode bande-bord assisté électriquement dans d'autres types de cristaux photoniques.