Uma nova pesquisa pode tornar os lasers que emitem uma ampla gama de cores mais acessíveis e abrir novas aplicações de comunicações e detecção a monitores.

Pesquisadores do Centro de Fotônica Orgânica e Pesquisa Eletrônica (OPERA) da Universidade de Kyushu relataram um laser de filme fino orgânico com bomba óptica que pode emitir luz continuamente por 30 ms, que é mais de 100 vezes mais longo do que os dispositivos anteriores.

Ao contrário dos lasers inorgânicos comumente encontrados em unidades de CD e ponteiros laser, lasers de filme fino orgânico usam uma camada fina de moléculas orgânicas como meio de laser, que é o material no dispositivo que realmente produz o lasing, emitindo e amplificando a luz quando excitado com uma fonte de energia. Nesse caso, a fonte de energia era intensa luz ultravioleta de um laser inorgânico.

Uma característica muito promissora dos lasers de filme fino orgânico é a possibilidade de obter mais facilmente cores que são difíceis com os lasers inorgânicos. Ao projetar e sintetizar moléculas com novas estruturas, emissão de qualquer cor do arco-íris é possível.

"As pessoas estudam os lasers de filme fino orgânico há muito tempo, mas os processos de degradação e perda limitaram muito a duração da emissão, "diz Atula S. D. Sandanayaka, autor principal do artigo em Avanços da Ciência relatando os novos resultados.

Os pesquisadores conseguiram reduzir esses problemas e estender a duração do laser combinando três estratégias.

Para reduzir as principais perdas originadas da absorção da emissão do laser por pacotes de energia - chamados de excitons tripletos - que se acumulam no meio laser orgânico durante a operação, os pesquisadores descobriram um meio de laser orgânico com excitons tripletos que absorvem uma cor de luz diferente da emitida pelo laser.

A degradação térmica causada pelo aquecimento dos lasers durante a operação foi reduzida construindo os dispositivos em um wafer de silício cristalino e colando um pedaço de vidro safira em cima do meio de laser orgânico com um polímero especial.

O silício e a safira, que são bons condutores de calor, ajudam a remover rapidamente o calor dos dispositivos, ao mesmo tempo que os encapsula.

Finalmente, por meio da otimização de uma estrutura de grade frequentemente usada - chamada de estrutura de feedback distribuída de ordem mista - colocada sob o meio de laser orgânico para fornecer feedback óptico, a energia de entrada necessária para operar os lasers foi reduzida a novas mínimas, diminuindo ainda mais o aquecimento.

"Esses dispositivos realmente operam ao extremo, então temos que continuar encontrando novos truques para eliminar quaisquer ineficiências e evitar que os dispositivos queimem, "diz o professor Chihaya Adachi, diretor do OPERA.

Usar esses dispositivos simples em conjunto com lasers inorgânicos é promissor para obter mais facilmente cores que são difíceis de produzir usando lasers comuns, com aplicações em espectroscopia, comunicações, monitores, e sensores.

O desenvolvimento ainda está em andamento para sustentar a emissão por períodos ainda mais longos, mas o que vem a seguir?

"Nosso objetivo final é produzir lasers orgânicos de película fina que usam eletricidade diretamente como fonte de energia, e este é um passo importante nessa direção, "diz Adachi.