24 June, 2019

Nanotecnología para el control de las fuentes de luz en el tiempo

La emisión espontánea de la luz a partir de la excitación de fuentes como átomos, moléculas o puntos cuánticos es un proceso fundamental en múltiples aplicaciones de la tecnología moderna como la iluminación LED o la iluminación láser. Una de las dificultades con las que se encuentra la industria es con que la emisión espontánea supone que es imposible predecir el momento exacto en que se va a producir la emisión de un fotón. 

Para algunas aplicaciones, como la comunicación segura mediante criptografía y ordenadores cuánticos es muy importante reducir la incertidumbre, por lo que la fabricación de una fuente de luz cuántica que emita un fotón precisamente en un determinado momento es muy importante.

Recientemente, científicos del MESA + Instituto de Nanotecnología de la UT, FOM y el Instituto de Nanociencia y Criogenia ( CEA / INAC ) en Francia, han demostrado que una fuente de luz puede ser manipulada para emitir luz en un momento deseado, dentro de una ráfaga ultracorta. El estudio se ha publicado en Optics Express.

 

El tiempo medio de emisión de las fuentes de luz cuántica se puede reducir mediante la localización de ellos en varias nanoestructuras, como resonadores ópticos o guías de ondas, pero la distribución de tiempos de emisión es siempre exponencial en el tiempo en un entorno estacionario habitual. El equipo de científicos propone superar estas limitaciones cambiando rápidamente la longitud del resonador, en el que se encuentra la fuente de luz. La duración de tiempo del interruptor debe ser mucho más corta que el tiempo medio de emisión . El resultado es que el color favorito del resonador coincide con el color de emisión de la fuente de luz dentro de un intervalo corto de tiempo. Sólo dentro de este marco corto de tiempo estarían los fotones emitidos por la fuente de luz en el resonador.

Los investigadores proponen utilizar fuentes de luz de puntos cuánticos , que pueden ser fácilmente integrados en resonadores ópticos con semiconductores con longitudes del orden de micras.  La conmutación del resonador se conseguirá mediante la iluminación de una ráfaga de láser ultracorta en el resonador durante el tiempo de emisión de los puntos cuánticos. El tiempo de conmutación puede ser controlado directamente por el tiempo de llegada de la ráfaga de láser corto y por el tiempo de vida de los electrones excitados.

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