Uma equipe de pesquisa liderada por engenheiros elétricos da UCLA desenvolveu uma nova técnica para controlar o estado de polarização de um laser que pode levar a uma nova classe de potentes, lasers de alta qualidade para uso em imagens médicas, detecção e detecção química, ou pesquisa científica fundamental.

Pense em óculos de sol polarizados, que ajudam as pessoas a ver mais claramente sob luz intensa. A polarização funciona filtrando as ondas de luz visíveis para permitir que apenas as ondas que têm seu campo elétrico apontando em uma direção específica passem, o que reduz o brilho e o brilho.

Como brilho e cor, a polarização é uma propriedade fundamental da luz que emerge de um laser. A maneira tradicional de controlar a polarização de um laser era usar um componente separado, como um polarizador ou uma placa de onda. Para mudar sua polarização, o polarizador ou placa de onda deve ser girado fisicamente, um processo lento que resulta em um sistema de laser fisicamente maior.

A equipe da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da UCLA Henry Samueli desenvolveu um material artificial especializado, um tipo de "metassuperfície, "que pode ajustar o estado de polarização do laser puramente eletronicamente, sem quaisquer peças móveis. A pesquisa foi publicada em Optica . O avanço revolucionário foi aplicado a uma classe de lasers na faixa de frequências de terahertz no espectro eletromagnético, que fica entre as microondas e as ondas infravermelhas.

"Embora existam algumas maneiras de alternar rapidamente a polarização no espectro visível, na faixa de terahertz faltam atualmente boas opções, "disse Benjamin Williams, professor associado de engenharia elétrica e investigador principal da pesquisa. "Em nossa abordagem, o controle de polarização está embutido no próprio laser. Isso permite uma configuração mais compacta e integrada, bem como a possibilidade de comutação eletrônica muito rápida da polarização. Também, nosso laser gera com eficiência a luz no estado de polarização desejado - nenhuma potência do laser é desperdiçada na geração de luz na polarização errada. "

A radiação Terahertz penetra muitos materiais, como revestimentos dielétricos, tintas, espumas, plásticos, materiais de embalagem, e mais sem danificá-los, Williams disse.

"Portanto, algumas aplicações incluem avaliação não destrutiva em ambientes industriais, ou revelando características ocultas no estudo de arte e antiguidades, "disse Williams, que dirige o Laboratório de Dispositivos Terahertz e Nanoestruturas Intersubband. "Por exemplo, nosso laser pode ser usado para imagens terahertz, onde a adição de contraste de polarização pode ajudar a descobrir informações adicionais na arte, como detecção de borda aprimorada para defeitos ou estruturas ocultas. "

O trabalho é baseado no recente desenvolvimento do grupo do primeiro laser de emissão de superfície de cavidade externa vertical, ou VECSEL, que opera na faixa de terahertz.

Sua nova metassuperfície cobre uma área de 2 milímetros quadrados e tem um padrão distinto em zigue-zague de antenas de fio passando por sua superfície. Uma corrente elétrica percorre os fios, energizar seletivamente segmentos específicos do material do laser, que permite ao usuário alterar e personalizar o estado de polarização conforme necessário.