La tecnología láser cuántica marca el camino

El proyecto NINFA (Nanostructure injected lasers for ultra-high frequency applications), financiado por la Unión Europea, se centró en nuevos enfoques fotónicos para generar señales de frecuencia ultra alta más sencillos, con menor coste, de frecuencia sintonizable y con un consumo energético menor que el de las técnicas tradicionales basadas en circuitos electrónicos.

Se desarrollaron diversas técnicas con láseres semiconductores con el fin de generar señales de frecuencia ultra alta. Entre otras, el bloqueo de modo permite generar señales de microondas y ondas milimétricas con bajos niveles de ruido. Aun así, la frecuencia de la señal generada está determinada por el espaciado de frecuencias del modo longitudinal del láser. La inyección óptica es la técnica que permite generar señales sintonizables.

Anteriormente, los investigadores consideraron el uso de láseres de pozo cuántico tradicionales para generar señales de microondas, ondas milimétricas y ondas de THz. El equipo del proyecto NINFA estudió el uso de láseres nanoestructurados construidos a partir de regiones activas con líneas y puntos cuánticos. Estos dispositivos llamaron su atención por sus propiedades superiores, como su menor dependencia de la temperatura.

Los investigadores de NINFA estudiaron los láseres de líneas y puntos cuánticos con gran detalle en dos longitudes de onda relevantes para las aplicaciones en telecomunicaciones, a saber: 1 310 nm y 1 550 nm. Gracias al innovador trabajo experimental, pudieron obtener mapas de estabilidad detallados que describen su comportamiento no lineal.

La elucidación de estos comportamientos confirmó la idoneidad de la inyección óptica para generar señales sintonizables de frecuencia ultra alta. El equipo de NINFA desarrolló por primera vez un sistema de generación de señales de microondas a base de láseres de puntos cuánticos. Este sistema permitía ajustar la frecuencia desde por debajo de 1 gigahercio (GHz) hasta por encima de 40 GHz y es compatible con las tecnologías de telecomunicaciones por fibra óptica.

Trabajos adicionales han permitido generar señales sintonizables con frecuencias que van de 119 a 954 GHz. Esta disponibilidad de un intervalo de frecuencias más amplio con láseres nanoestructurados resalta sus posibilidades para aplicaciones en captación de imágenes, espectroscopia y seguridad. La tecnología de láseres cuánticos resulta muy prometedora por sus prestaciones superiores y el proyecto NINFA ha allanado el camino hacia nuevas aplicaciones fascinantes.