Un láser de puntos cuánticos es un láser semiconductor que utiliza puntos cuánticos como medio láser activo en su región de emisión de luz. Debido al estrecho confinamiento de los portadores de carga en los puntos cuánticos, estos exhiben una estructura electrónica similar a la de los átomos. Los láseres fabricados a partir de un medio activo de este tipo exhiben un rendimiento del dispositivo más cercano al de los láseres de gas y evitan algunos de los aspectos negativos del rendimiento del dispositivo asociados con los láseres semiconductores tradicionales basados en medios activos a granel o de pozos cuánticos . Se han observado mejoras en el ancho de banda de modulación , el umbral láser , la intensidad relativa del ruido , el factor de mejora del ancho de línea y la insensibilidad a la temperatura. La región activa de puntos cuánticos también puede diseñarse para funcionar a diferentes longitudes de onda variando el tamaño y la composición de los puntos. Esto permite fabricar láseres de puntos cuánticos para operar en longitudes de onda que antes no eran posibles utilizando la tecnología de láser semiconductor. [1] Un desafío en los avances futuros con los láseres de puntos cuánticos es la presencia de procesos Auger multiportador que aumentan la tasa no radiativa tras la inversión de la población. [2] Los procesos Auger son intrínsecos al material pero, a diferencia de los semiconductores a granel, pueden diseñarse hasta cierto punto en puntos cuánticos a costa de reducir la tasa de radiación. Otro obstáculo para el objetivo específico del láser de puntos cuánticos bombeado eléctricamente es la conductividad generalmente débil de las películas de puntos cuánticos.
Los dispositivos basados en medios activos de puntos cuánticos han encontrado aplicación comercial en medicina ( bisturí láser , tomografía de coherencia óptica ), tecnologías de visualización (proyección, televisión láser ), espectroscopia y telecomunicaciones. Utilizando esta tecnología se ha desarrollado un láser de puntos cuánticos de 10 Gbit/s que es insensible a las fluctuaciones de temperatura para su uso en comunicaciones ópticas de datos y redes ópticas . El láser es capaz de funcionar a alta velocidad con longitudes de onda de 1,3 μm y a temperaturas de 20 °C a 70 °C. Funciona en sistemas ópticos de transmisión de datos, LAN ópticas y sistemas de acceso al metro . En comparación con el rendimiento de los láseres de pozo cuántico deformados convencionales del pasado, el nuevo láser de puntos cuánticos logra una estabilidad de temperatura significativamente mayor.
Se ha descubierto que los nuevos "láseres de peine", basados en láseres de puntos cuánticos, son capaces de funcionar a longitudes de onda de ≥ 80 nm y no se ven afectados por temperaturas entre -20 °C y 90 °C, y permiten una mayor precisión con fluctuaciones reducidas y Ruido de menor intensidad relativa . [3] [4]
Se están desarrollando láseres de puntos cuánticos coloidales, que utilizarían el confinamiento cuántico para cambiar las propiedades ópticas de los cristales semiconductores (≤ 10 nm de diámetro) mediante reordenamientos de puntos cuánticos basados en soluciones. [5] [6]