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5 junio, 2017

Láseres pulsados de estado sólido al espectro del infrarrojo cercano

Datos de contacto

Entidad: FiCMA - FICNA (Física i Cristal·lografia de Materials i Nanomaterials)
Persona responsable: Dr. Francesc Díaz
Email: f.diaz@urv.cat
Web de la entidad: http://www.urv.cat/dquimfi/ficma/ca/index.html
Razón social: C/ Marcel·lí Domingo s/n, 43007 Tarragona (España)
Teléfono de contacto: +34 977 55 95 17

Descripción del producto/tecnología que integra grafeno

Naturaleza: Producto/Tecnología con grafeno en desarrollo
Nombre del producto/tecnologia: Láseres pulsados de estado sólido al espectro del infrarrojo cercano
Descripción:

En el desarrollo de láseres de pulsos se necesitan disponer de materiales que generen el efecto Q-switch. Estos materiales son los absorbedores saturables (SA). En nuestro grupo (FICMA-FICNA) se investiga la eficiencia de los nanomateriales formados por átomos de carbono en el desarrollo de SA como por ejemplo, el grafeno, nanotubos de carbono, entre otros. En los últimos años FICMA ha conseguido láser pulsado utilizando grafeno como SA en múltiples configuraciones. A diferencia de otros tipos de láser, los láseres de estado sólido pueden ser diseñados con pequeñas cavidades, siendo compactos, con un alto grado de calidad en el perfil láser, fáciles de manejar, pueden trabajar a mucha potencia y emiten a una estrecha longitud de onda.

Tipo de grafeno utilizado: Monocapa (Síntesis CVD), Multicapa (entre 2-10 capas), Multicapa (>10 capas), Otros materiales 2D
Valor añadido respecto a otros productos/tecnologías:

Las ventajas de la implantación de los nanomateriales en la tecnología Q-switch son:

  • Capacidad de depositarlo en el medio activo
  • Alta conductividad térmica para evitar el calentamiento en el nanomaterial
  • Desarrollo de láseres compactos y robustos
  • Posibilidad de fabricar láseres pulsados a escala micrométrica
  • Frecuencias de oscilación entre varios Hercios hasta los Megahercios
  • Posibilidad de escalar en potencia con buena respuesta lineal
Problema que se quiere resolver:

Se quiere estudiar el comportamiento óptico de los SA en nanomateriales para el desarrollo de láseres pulsados compactos como alternativa de los convencionales SA, para poder lograr mayor eficiencia con una configuración más compacta y robusta en el espectro del infrarrojo cercano.


Indicadores

Resultados de mejoras en indicadores cuantitativos:

Hemos conseguido pulsos en la escala de nanosegundos con una cavidad láser de solamente 3 mm de grosor. Además hemos escalado a frecuencias de hasta los megahercios reduciendo la energía por pico, hacia potencias promedio de 2W con un perfecto perfil circular (comparable a un haz gaussiano). Utilizando nanomateriales podemos reducir el calentamiento que sufren los SA evitando así daños en el material, escalar en potencia y obtener pulsos láser con diferentes frecuencias de oscilación, gracias a las propiedades intrínsecas del propio material.

Imágenes o diagramas:

Figura 1:

Referencias:
  • JM Serres, PA Loiko, X Mateos, KV Yumashev, V Petrov, U Griebner, M Aguiló, and F Díaz, “Tm:KLuW microchip laser Q-switched by a graphene-based saturable abosrber”, Optics Express, vol 23, num. 11, pag. 14108-14113 (2015)
  • PA Loiko, JM Serres, X Mateos, J Liu, H Zhang, AS Yasukevich, KV Yumashev, V Petrov, U Griebner, M Aguiló, and F Díaz, “Passive Q-switching of Yb bulk lasers by a graphene saturable absorber, Apploed Physics B, vol. 122, num. 4, pag. 1-8 (2016)

Mercado

Retos de la sociedad a los que se puede aplicar el producto/tecnología: Salud
Potenciales sectores de aplicación: La aplicación de los láseres pulsados en el infrarrojo cercano puede utilizarse en diferentes sectores debido a la alta capacidad de absorción de agua que posee en esta parte del espectro. Como ejemplos, podemos encontrar aplicación en el sector de la medicina, también como sensores remotos para la detección de dióxido de carbono en la atmósfera (LIDAR) y como fuentes láser para el oscilador óptico paramétrico (OPO), entro otros.
Grado de desarrollo (TRL) del producto o tecnología: TRL 4: Tecnología validada en laboratorio
Grado de Protección: Secreto industrial
Potencial período para llevar el producto/tecnología a TRL 9: Corto (1-2 años)

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