LEAN AQUI. Cristal claro : ¿Por qué podría este cristal extraño cambiar la apariencia del láser?

Aplicaciones del láser pueden beneficiarse de la investigación cristal por científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología ( NIST ) y la Universidad de Shandong de China. Ellos han descubierto una posible manera de soslayar las dificultades de larga data con la fabricación de los cristales que son una parte crucial de la tecnología láser. Pero la ciencia detrás de su descubrimiento tiene expertos rascándose la cabeza.

Los resultados, publicados en la revista Science Advances, sugieren que los cristales relativamente grandes se utilizan para cambiar varias propiedades de la luz en el láser - cambios que son cruciales para la fabricación de láseres en herramientas prácticas - podría ser creado apilando microcristales mucho más pequeñas, en forma de bastoncillos que se puede cultivar fácilmente ya bajo costo. 

Hasta el momento, los microcristales del equipo superan los cristales convencionales, en cierto modo, lo que sugiere que el aprovechamiento de ellos podría marcar el final de una larga búsqueda de una forma rápida y económica para desarrollar grandes cristales que de otro modo sería prohibitivamente costoso y requiere mucho tiempo para crear. 

Pero los microcristales también desafían la teoría científica convencional en cuanto a por qué ellos realizan como lo hacen. El color que se ve a la luz de un láser es a menudo diferente de la que se genera inicialmente. Muchos láseres crean luz infrarroja, que pasa a través de un cristal de convertir su energía - y por lo tanto su longitud de onda - a la luz de un color visible como el verde o azul. 

Con frecuencia, ese cristal está hecho de difosfato de potasio (KDP), un material común que tiene propiedades que lo hacen muy valiosa: no sólo puede alterar un cristal PDK de color de la luz, pero también puede actuar como un interruptor que cambia la polarización de la luz (la dirección en la que su campo eléctrico vibra) o evitar que se pasa a través del cristal hasta el momento justo. 

Los datos realizado por la luz láser a través de cables de fibra óptica depende de la polarización de la luz, y muchas aplicaciones dependen de tiempo de un pulso láser. Los cristales pequeños KDP son fáciles de hacer, y estos encuentran uso en los punteros láser de bolsillo y los sistemas de telecomunicaciones por igual. Sin embargo, para aplicaciones de alta energía, los científicos han buscado durante décadas por una manera de hacer grandes cristales de alta calidad que pueden sobrevivir a la exposición repetida a los pulsos de láser intensos, pero una solución ha sido difícil de alcanzar. 

El equipo ha encontrado resultados útiles mediante el crecimiento de cristales de KDP en solución. Estos cristales toman la forma de tubos huecos de forma hexagonal y varillas largas sólo unos pocos micrómetros de ancho. 

Individualmente, estos microcristales KDP tienen una eficiencia de conversión de energía superando incluso los mejores cristales del PDK en las mismas condiciones, aumentando la posibilidad de cristales directamente de cultivo para su uso en las telecomunicaciones. El equipo también sugiere las barras podrían ser apilados como leña, la construcción de un pedazo más grande de los miles de millones de diminutos filamentos. 

Antes de que se apilan juntos podrían estar recubiertos por una fina capa de material conductor que transporta el calor, lo que hace de ellos capaz de manejar repetidos pulsos de luz láser de alta intensidad - potencialmente ampliar su campo de aplicación si una forma se puede encontrar a apilar. El misterio es por qué los microcristales realizan como lo hacen. la física básica dice que no deben. modelos física convencional indican que un medio óptico, como un cristal no debe ser simétrico alrededor de su centro si es para convertir la energía de manera eficiente, sin embargo, estos microcristales parecen romper esta regla.

" Hemos hablado con un número de expertos en diferentes campos en todo el mundo , y ninguno de ellos podemos explicarlo", dice el físico del NIST Lu Deng . "En la actualidad ninguna teoría puede explicar el mecanismo de crecimiento inicial de este cristal exótico. Es un reto a nuestra comprensión actual en los campos de la cristalografía de la física de la materia condensada. 

"Mientras que la teoría se pone al día con los datos , Deng dijo que el equipo se está concentrando en los retos de ingeniería de las barras de crecimiento de microcristales apilables . " Podemos crecer más de 1.000 microestructuras cada 10 minutos o así en una sola lámina de vidrio , por lo que crece una gran cantidad no es un problema", dijo. " Lo que tenemos que averiguar es cómo hacer crecer una gran parte de ellas con secciones transversales casi uniformes , ya que será importante en la etapa de montaje final. "