Desde que os lasers foram desenvolvidos pela primeira vez, a demanda por lasers mais adaptáveis ​​só aumentou. Cristais líquidos nemáticos quirais (CLCs) são uma classe emergente de dispositivos de laser que estão preparados para moldar como os lasers serão usados ​​no futuro por causa de seus baixos limiares, facilidade de fabricação, e capacidade de ser sintonizado em faixas mais amplas do espectro eletromagnético. Novo trabalho sobre como selecionar modos de borda de banda nesses dispositivos, que determinam a energia laser, pode iluminar como os lasers do futuro serão ajustados.

As cavidades do laser são formadas por um cristal líquido nemático quiral dopado com um corante fluorescente. O cristal líquido cria um bandgap fotônico na cavidade do laser. Uma equipe internacional de pesquisadores demonstrou uma técnica que permite ao laser alternar eletricamente a emissão entre as bordas de comprimento de onda longo e curto do bandgap fotônico simplesmente aplicando uma voltagem de 20 V. Eles relatam seu trabalho esta semana em Cartas de Física Aplicada .

"Nossa contribuição é encontrar uma maneira de mudar a orientação do momento dipolar de transição do meio de ganho [o corante fluorescente] na estrutura CLC e alcançar a seleção de modo entre as bordas de comprimento de onda longo e curto, sem ajustar a posição do bandgap fotônico , "disse Chun-Ta Wang, um autor do artigo. "Também demonstramos um sistema CLC estabilizado com polímero, que melhorou a estabilidade do laser, desempenho de laser e tensão de limite. "

Os lasers CLC funcionam através de uma coleção de cristais líquidos que se automontam em padrões em forma de hélice, que então atuam como a cavidade do laser. Essas hélices são quirais, o que significa que eles se movem na mesma direção, o que permite que sejam sintonizados em uma ampla gama de comprimentos de onda. Embora muitos lasers, como os diodos laser usados ​​em DVD players, são fixados em uma cor, muitos lasers CLC podem ser ajustados para várias cores no espectro de luz visível e além.

Além de ajustar o comprimento de onda laser, uma área quente de investigação é encontrar maneiras diferentes de ajustar o comprimento de onda, alternando o modo de laser de uma borda do gap fotônico para a outra. Algumas tentativas até agora sugeriram que é possível alternar entre as bordas de comprimento de onda longo e curto.

O trabalho da equipe de Wang demonstra que essa mudança de modo é possível aplicando um campo elétrico de corrente contínua ao corante fluorescente, alterando seu parâmetro de ordem sem afetar a posição espectral de seu bandgap. Os pesquisadores testaram três misturas variando as proporções de cristais líquidos e corantes e registrando suas saídas de laser por meio de espectrometria de fibra óptica.

Eles descobriram que era possível que todas as amostras mudassem de lasing na borda de comprimento de onda curto para lasing na borda de comprimento de onda longo, uma mudança de quase 40 nanômetros, com apenas 20 volts. Além disso, uma amostra de CLC planar estabilizada com polímero foi capaz de alavancar sua estabilidade estrutural extra para alternar reversivelmente entre os dois modos e mostrou desempenho e tensão de limiar melhorados.

"Tem havido muitos cálculos sobre como alcançar este fenômeno neste campo, mas até onde sabemos, esta é a primeira vez que foi provado experimentalmente, "Disse Wang.

Olhando para a frente, Wang disse que o uso generalizado de lasers CLC ainda está previsto para o futuro. Enquanto isso, ele e sua equipe esperam expandir nossa compreensão da seleção de modo de borda de banda eletricamente assistida em outros tipos de cristais fotônicos.