Lasers orgânicos para monitores e projetores coloridos 29.05.2017

Cientistas do Centro de Pesquisa em Fotônica Orgânica e Eletrônica (OPERA), da Universidade de Kyushu, no Japão, desenvolveram um novo tipo de laser orgânico de filme fino bombeado opticamente. E este laser, graças a uma série de soluções inovadoras, é capaz de emitir luz continuamente por 30 milissegundos, o que é 100 vezes mais do que dispositivos similares da geração anterior.

Ao contrário dos lasers de estado sólido baseados em materiais inorgânicos, comumente usados ​​em drives ópticos a laser e ponteiros laser, os lasers orgânicos usam uma fina camada de moléculas orgânicas de um tipo de substância estritamente definida para amplificar a luz. Uma das principais vantagens dos lasers orgânicos é que, com a ajuda deles, basta obter luz de qualquer cor e tonalidade, para isso basta usar moléculas de uma determinada substância com propriedades ópticas adequadas.

Especialistas trabalham na criação de lasers orgânicos há muito tempo. Mas seus esforços ainda não trouxeram resultados significativos devido ao fato de que as substâncias orgânicas se degradam com bastante rapidez, estando em um ambiente por onde passam fluxos de energia significativos. A degradação das moléculas leva a um aumento acentuado nas perdas de energia e torna praticamente impossível a operação posterior do laser orgânico.

Cientistas japoneses conseguiram encontrar uma solução para o problema e aumentar o tempo de emissão contínua de luz coerente por um laser usando três métodos diferentes. A primeira parte da solução foi o material de que foi feito o corpo do laser orgânico, que absorve efetivamente a luz com qualquer comprimento de onda diferente do comprimento de onda da luz emitida. Este efeito confere ao laser alta eficiência devido à formação de tripletos de exões, quasipartículas, constituídos por um elétron e um buraco de elétron ligados um ao outro.

A degradação térmica do material orgânico foi reduzida construindo todo o dispositivo em um substrato de silício transparente, e a parte superior da estrutura do laser foi colada com um polímero especial a uma base de vidro de safira. O silício e a safira são condutores de calor bastante bons, que proporcionam uma dissipação de calor muito boa e resfriamento eficaz do laser durante a operação.

E a terceira parte da solução foi uma camada de material colocada sob a camada do corpo orgânico do laser, que forneceu um feedback óptico que regula a proporção da quantidade de luz ultravioleta absorvida pela quantidade de luz emitida. Esse feedback permite reduzir a quantidade de energia da bomba absorvida pelo laser, o que reduz o número de perdas e elimina a possibilidade de superaquecimento, levando à degradação do material orgânico.

Utilizando lasers orgânicos em conjunto com lasers baseados em materiais inorgânicos, será possível obter facilmente cores e tonalidades de luz que são impossíveis ou muito difíceis de obter com os lasers convencionais. E tais dispositivos híbridos a laser podem ser amplamente utilizados em sensores de vários tipos, em espectroscopia, em comunicações ópticas e em tecnologias de exibição de informações.

Em seu trabalho futuro, os cientistas japoneses procurarão métodos e soluções adicionais que permitirão aumentar o tempo de operação contínua de seus lasers orgânicos de película fina. Além disso, serão realizados trabalhos visando o uso direto da corrente elétrica como principal fonte de energia para o bombeamento de um laser orgânico.