Os sistemas de comunicação modernos freqüentemente empregam fibras ópticas para transportar sinais através ou entre dispositivos. A óptica integrada nesses dispositivos combina mais de uma função em um único circuito. Contudo, a transmissão do sinal requer longas fibras ópticas, o que torna difícil miniaturizar o dispositivo. Em vez de longas fibras ópticas, cientistas começaram a testar guias de ondas planas.

No Journal of Applied Physics , investigadores da Universidade de Leeds relataram um estudo auxiliado por laser de um tipo de vidro que se mostra promissor como material para amplificadores de guia de onda planar de banda larga. Este material é feito por dopagem de um tipo de vidro feito de zinco, sódio e telúrio com o elemento de terras raras érbio. Os amplificadores de guia de onda dopados com érbio têm chamado a atenção porque a transição eletrônica para o érbio ocorre no mesmo comprimento de onda, 1,5 mícron, esse é um padrão em tecnologias de telecomunicações.

Enquanto um guia de ondas planar guia a luz ao longo de um único plano geométrico, os pesquisadores usaram uma técnica conhecida como dopagem de plasma a laser ultrarrápido, que utiliza lasers ultrarrápidos para incorporar íons de érbio como filmes finos em um substrato de sílica. Os pesquisadores apontaram um laser de alta intensidade na superfície do vidro dopado com érbio, que explodiu uma cratera minúscula e produziu uma película fina da pluma de material ejetado.

Suas medições durante o processo de formação do filme focaram no limiar de ablação do vidro. Esta quantidade descreve a energia mínima necessária para separar átomos ou moléculas por intensa irradiação a laser. Os investigadores determinaram como o limiar de ablação em seu sistema foi afetado pelo raio do feixe de laser, o número de pulsos de laser e a concentração do dopante de íon érbio.

Eles descobriram que o limite de ablação não depende da baixa concentração de dopagem de íons de érbio necessária para projetar qualquer dispositivo. Embora este estudo tenha focado exclusivamente em íons de érbio como dopante, "Este resultado pode ser aplicável a outros materiais dielétricos processados ​​com lasers ultra-rápidos, "disse Thomas Mann, um autor no papel.

Os investigadores também observaram a forma e as características das minúsculas crateras que explodiram no vidro. Compreender a morfologia das crateras produzidas durante o processo de fabricação é importante para controlar propriedades como a porosidade, a área de superfície, e a capacidade do material de espalhar ou absorver luz.

"Essas propriedades são importantes para a engenharia de outros materiais dielétricos para aplicações que exigem área de superfície em fotocatálise, de detecção, combustível e células solares, e extração de luz em LEDs, "Disse Mann. A próxima fase da pesquisa envolverá uma engenharia mais precisa de filmes finos e guias de onda para amplificadores, sensores e outros dispositivos.