Ingeniería

Nuevo espejo para la óptica de alto rendimiento

(NC&T) El nuevo espejo, obra de ingenieros de la Universidad de California en Berkeley, es por lo menos 20 veces más delgado que los empleados en los sistemas convencionales, resulta funcional en un espectro considerablemente más amplio de frecuencias de luz, y es más fácil de fabricar. Todas estas características presentan ventajas críticas para los actuales dispositivos ópticos integrados, cada vez más pequeños.

Connie J. Chang-Hasnain, directora del Centro de Tecnologías para Semiconductores Optoelectrónicos Nanoestructurados, desarrolló el espejo superdelgado, el HCG, con sus colaboradores Michael Huang y Ye Zhou.

Los láseres semiconductores de hoy exigen espejos que puedan brindar una alta reflectividad, pero sin que presenten grandes espesores. Cuando se reduce el espesor de un espejo, se está reduciendo significativamente la masa del dispositivo, lo que se traduce en una disminución del consumo de energía. El nuevo espejo supera las barreras que han mantenido detenido el avance de ciertos láseres.

Las primeras versiones de los láseres semiconductores usaron espejos de cristal que presentaban una capacidad de reflexión de no más del 30 por ciento. Un índice de reflectividad tan bajo es demasiado ineficiente para los láseres VCSEL empleados en las comunicaciones ópticas de corto alcance, los ratones ópticos para ordenadores, y otras aplicaciones que requieran bajo consumo de energía. Por sus especiales características, los VCSEL necesitan ya de por sí un espejo con muy alta capacidad de reflexión.

Óptica de alto rendimiento
Esquema del nuevo tipo de espejo, a la izquierda, frente a los sistemas actuales multicapa, a la derecha. (Foto: Michael Huang/UC Berkeley)
Se puede lograr una alta reflectividad con los espejos DBR, ya que pueden reflejar hasta el 99,9 por ciento de la luz. Pero se requieren hasta 80 capas de material para lograr esta alta reflectividad. El DBR acaba resultando bastante grueso, con espesores de hasta unos 5 micrómetros. También se necesita una alta precisión para producir las capas, lo que requiere de un proceso industrial complicado.

El nuevo espejo es más delgado y será más fácil de fabricar, lo que mantendrá bajos los costos.

En sus experimentos, los investigadores han confirmado que el HCG es capaz de proporcionar una reflectividad mayor del 99,9 por ciento.

El espejo HCG supera muchas de las barreras que habían retardado el avance de la investigación con los VCSEL. Además de ser más delgado, tiene la ventaja de funcionar en un rango más amplio de frecuencias de luz.

El último atributo es particularmente importante, ya que las tecnologías de discos ópticos emplean cada vez más los láseres de luz azul-violeta, que operan en longitudes de onda mucho más cortas que el láser rojo. Las longitudes de onda más cortas hacen posible el enfoque en unidades más pequeñas, permitiendo el almacenamiento de datos con densidades significativamente más altas.

Los ingenieros también estudian aplicaciones para espejos HCG móviles en los sistemas microelectromecánicos (MEMS).

Puede que sea posible imprimir este espejo sobre varias superficies y quizás un día se usen para crear pantallas plásticas orgánicas que puedan enrollarse para su más fácil transporte.

Existe una amplia gama de productos basados en la óptica del láser que podrían beneficiarse con este delgado espejo. Estos incluyen diodos emisores de luz, dispositivos fotovoltaicos, sensores, chips de ordenador y equipos de telecomunicaciones.


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