Primer diodo láser ultravioleta profundo capaz de funcionar con normalidad a temperatura ambiente

Después de décadas de investigación y desarrollo tras su introducción en los años 60, los diodos láser han podido finalmente alcanzar una comercialización exitosa  para una serie de aplicaciones en las que se emplean longitudes de onda que van del infrarrojo al azul-violeta. Algunos ejemplos de esta tecnología son los dispositivos de comunicaciones ópticas con diodos láser infrarrojos, y los discos blue-ray que utilizan diodos láser azul-violeta. Sin embargo, a pesar de los esfuerzos de grupos de investigación de todo el mundo, nadie, hasta ahora, había podido desarrollar diodos láser plenamente operativos en el sector ultravioleta profundo del espectro electromagnético.

En la Universidad de Nagoya en Japón, un equipo liderado por Hiroshi Amano, ganador en 2014 de un premio Nobel, lleva trabajando varios años en el desarrollo de diodos láser que sean capaces de funcionar en la banda ultravioleta profunda. Un primer logro fue un diodo láser en la banda ultravioleta C que opera con pulsos cortos de corriente. Sin embargo, la potencia de entrada necesaria para estos pulsos de corriente era de 5,2 vatios. Este valor era demasiado alto para el láser porque la potencia haría que el diodo se calentara rápidamente y dejara de emitir el rayo.

Pero ahora, los investigadores han remodelado la estructura del dispositivo, reduciendo sustancialmente la potencia de accionamiento necesaria para que el láser funcione. Ahora la potencia de entrada necesaria es de solo 1,1 W a temperatura ambiente. Este bajo valor evita el problema del sobrecalentamiento.

Este avance tecnológico es un hito en la aplicación práctica y el desarrollo de los láseres de semiconductores en todos los rangos de longitud de onda. En el futuro, los diodos láser en la banda ultravioleta C podrían aplicarse a la asistencia sanitaria, la detección de virus, la medición de partículas, el análisis de gases y el procesamiento láser de alta definición. Su aplicación como germicida para esterilizar espacios amplios resulta de particular interés. A diferencia de los actuales métodos de esterilización por LED, que son ineficientes en cuanto al tiempo, los láseres pueden desinfectar grandes áreas en poco tiempo.

El equipo liderado por Hiroshi Amano ha conseguido el primer diodo láser ultravioleta profundo del mundo capaz de funcionar con normalidad a temperatura ambiente. (Imagen: Asahi Kasei Corp / Nagoya University. 2022)

La labor de investigación y desarrollo más reciente realizada por Amano y sus colegas se ha hecho en el marco de dos estudios, ambos publicados en la revista académica Applied Physics Letters. Uno se titula “Key temperature-dependent characteristics of AlGaN-based UV-C laser diode and demonstration of room-temperature continuous-wave lasing”. El título del otro es “Local stress control to suppress dislocation generation for pseudomorphically grown AlGaN UV-C laser diodes”. (Fuente: NCYT de Amazings)