Investigadores de la Universidad de Osaka, en Japón, han dado a conocer el desarrollo de un nuevo dispositivo capaz de convertir la radiación infrarroja en luz azul para su uso como fuente de luz ultravioleta en aplicaciones de esterilización y desinfección.
En concreto, los investigadores construyeron una microcavidad óptica de nitruro de galio con reflectores Bragg distribuidos de alta reflectividad para duplicar la frecuencia de la luz entrante, que puede ser utilizada para el desarrollo de una fuente de luz UV profunda segura y práctica con efectos bactericidas.
Recientemente, las fuentes de luz ultravioleta profunda (DUV) han estado atrayendo mucha atención para su utilización en aplicaciones de esterilización y desinfección. Para conseguir un efecto bactericida al tiempo que se garantiza la seguridad del usuario, es necesario que la fuente de luz se mueva en un rango de longitud de onda de entre los 200-230 nm. Sin embargo, las fuentes de luz DUV en este rango no son duraderas y con altas eficiencias.
Una solución, sería la utilización de dispositivos de conversión de longitud de onda. Sin embargo, los materiales ferroeléctricos convencionales de conversión de longitud de onda no se pueden aplicar a dispositivos DUV debidos al eje de absorción.
Dado que los semiconductores de nitruro, como el nitruro de galio y el nitruro de aluminio, tienen una no linealidad óptica relativamente alta, se podrían aplicar a dispositivos de conversión de longitud de onda. Debido a su transparencia de 210 nm, el nitruro de aluminio es particularmente adecuado para dispositivos de conversión de longitud de onda DUV. Sin embargo, realizar estructuras con polaridad invertida periódicamente como los dispositivos convencionales de conversión de longitud de onda ferroeléctrica ha demostrado ser bastante difícil.
Los investigadores propusieron un nuevo dispositivo monolítico de conversión de longitud de onda de microcavidad sin una estructura invertida en polaridad. Una onda fundamental se mejora significativamente en la microcavidad con dos reflectores Bragg distribuidos (DBR), y las segundas ondas armónicas de contrapropagación se emiten eficientemente en fase desde un lado.
Como primer paso hacia una práctica fuente de luz DUV, se fabricó un dispositivo de microcavidad de nitruro de galio a través de la tecnología de microfabricación, que incluye grabado en seco y grabado húmedo anisotrópico para paredes laterales DBR verticales y lisas. Al obtener una onda SH azul, se demostró con éxito la eficacia del concepto propuesto.
«Nuestro dispositivo se puede adaptar para utilizar una gama más amplia de materiales. Se pueden aplicar a la emisión de luz ultravioleta profunda o incluso a la generación de pares de fotones de banda ancha», dice el autor principal Masahiro Uemukai. ,
Los investigadores esperan que debido a que este enfoque no se basa en materiales o estructuras invertidas periódicamente, hará que los futuros dispositivos ópticos no lineales sean más fáciles de construir.
Créditos de imágenes: Universidad de Osaka
