Grupos
Objetivos
- Nuestro principal objetivo es desarrollar nuevos materiales y estructuras y explorar (mejorar) las nuevas características y funcionalidades en el campo de la fotónica. Los materiales ópticos y los componentes fotónicos sirven de base para la construcción de sistemas en diferentes niveles de complejidad. En la mayoría de los casos, desempeñan una función clave y dictan los resultados de estos sistemas.
- Nuevos materiales emergentes como semiconductores de baja dimensionalidad o semiconductores a escala nanométrica (II-VI, el silicio, el germanio), materiales orgánicos, híbridos orgánicos-inorgánicos, materiales ópticos no lineales, recubrimientos de materiales ópticamente activos, materiales auto-organizados, o metamateriales artificiales, en particular, cristales fotónicos o materiales de índice negativo. Estos son los materiales que en gran medida van a dar forma al futuro de la fotónica, como lo demuestra la fibra óptica, los semiconductores y heteroestructuras que ofrecen infinitas posibilidades.
Financiación
Proyectos financiados por los organismos: CICYT, SEUID, MEC-MICINN
1. Light control on nanoscale. Nanolight. CONSOLIDER. (CDS-2007 00046).
Periodo: 1/12/2007 - 30/11/2012
Fuente de financiación: MEC
Importe total (euros): 6.800.000
Coordinador: N.F. Van Hulst, Instituto Ciencias Fotónicas, Barcelona
Investigador principal subproyecto: López, C.
Importe (euros): 689.700
Investigadores: Blanco, A.; Ibisate, M.; Sapienza, R.; Golmayo, D.
Becarios y Doctorandos: García, P.D.; López, M.
2. Generación de luz en cristales fotónicos autoensamblados (MAT2006-09062).
Periodo: 1/12/2006 - 30/11/2009
Fuente de financiación: MEC
Importe total (euros): 296.000
Investigador principal: López Fernández, C.
Investigadores: Blanco Montes, A.; Golmayo Fernández, D.; Altube Atorrasagasti, A.; Gaponik, N.; Wiersma, D.
Becarios y Doctorandos: Garcia Fernandez, P.D.; Lopez Garcia, M.
3. Composites y sistemas fotónicos para la generación y conversión de luz coherente. Micro y nano-fabricación (MAT2008-06729-C02-01).
Periodo: 1/12/2009 - 31/12/2011
Fuente de financiación: MICINN
Importe total (euros): 261.150
Investigador principal: Cascales Sedano, Concepción
Investigadores: Zaldo, C.; Serrano Hernández, M.D.; Rico, M.; Han, X.; Lin, Z.
Becarios y Doctorandos: Cano Torres, J.M.; Calderón Villajos, R.
Técnicos
: Esteban Betegón, F.
3. Cristales Fotónicos.
Periodo: 1/1/2007 - 31/12/2011
Fuente de financiación: MEC
Importe total (euros): 15.000
Investigador principal: Ibisate, M.
4. Desarrollo de nuevas fuentes para pulsos láser ultracortos (pico-y femtosegundos) y ultraintensos basados en materiales de dobles wolframatos y molibdatos, y materiales. ferroeléctricos.
Periodo: 1/4/2006 - 31/3/2011
Fuente de financiación: MEC
Importe total (euros): 15.000
Investigador principal: Rico Hernández, M.
5. Ventanas de GDLC (cristal líquido disperso en vidrio): Escalado y verificación de la respuesta de los dispositivos para tamaños de 30x20 cm2. (PET2006.0215).
Periodo: 1/8/2007 - 2/8/2009
Fuente de financiación: MEC
Importe total (euros): 76.037
Investigador principal: Levy, D.
Investigadores: Zayat, M.; Pardo, R.; Cui, H.
Becarios y Doctorandos: Rodríguez, R.
Proyectos financiados por el CSIC
1. Hacia una nueva generación de cristales fotónicos sintonizables (PIF08-016).
Periodo: 1/9/2008 - 31/8/2010
Fuente de financiación: CSIC
Importe total (euros): 77.000
Investigador principal: Blanco, A.
2. Emisión Estimulada Amplificada en Estructuras Fotónicas Coloidales (Proyecto intramural especial).
Periodo: 1/10/2008-31/12/2009
Fuente de financiación: CSIC-i3
Importe total (euros): 30.000
Investigador principal: Blanco, A.
3. Recubrimientos protectores frente a radiación ultravioleta preparados vía Sol-Gel (PIE200860I074).
Periodo: 1/10/2008 - 31/12/2009
Fuente de financiación: CSIC
Importe total (euros): 30.000
Investigador principal: Zayat, M.
Temas
1. Crecimiento y estudio de láseres de estado sólido basados en tierras raras
Se han crecido monocristales de óxidos dopados con lantánidos mediante el método Czochralski y en solución a alta temperatura (TSSG). Como respuesta a las necesidades actuales de los láseres de estado sólido se pretende el desarrollo de materiales adecuados para su bombeo con diodos láser infrarrojos, miniaturización, integración y respuesta en tiempos ultracortos (fs). La actividad se centra en Yb3+ (emisión en 1.05 μm) y Tm3+ (emisión en 1.95 μm) como alternativas a los actuales láseres de Nd3+ y Ho3+ respectivamente, que no pueden ser bombeados tan eficientemente por diodos comerciales de InGaAs (≈ 980 nm para Yb3+) y AlGaAs (≈ 800 nm para Tm3+). Los materiales de interés son monocristales de dobles volframatos DW o molibdatos DM con desorden local. Los logros más importantes de 2008 son relativos a: i) la demostración de las capacidades como láseres de fs de los cristales Yb:NaY(WO4)2 e Yb:NaY(MoO4)2 bajo bombeo directo con diodo láser [1,2]; ii) el incremento del rango de sintonía y la elevada eficiencia de la emisión láser, con potencia de salida superior a 0.5W, obtenidos en Tm:NaLu(WO4)2 [3]; iii) el crecimiento y la exploración de las propiedades espectroscópicas y láser del cristal triple molibdato Yb:Li0.75Gd0.75Ba0.5(MoO4)2 [4]; iv) la determinación de valores elevados para el índice de refracción no lineal de todos los anteriores DW y DM desordenados, hasta 68´10-16 cm2/W en NaBi(WO4)2, lo que conllevaría condiciones ventajosas para una eficiente operación láser pulsada en el régimen de fs mediante el método Kerr-lens de anclaje pasivo de modos [5].
1. A. Schmidt, S. Rivier, V. Petrov, U. Griebner, A. García-Cortés, F. Esteban-Betegón, M. D. Serrano, C. Zaldo, Electrón. Lett., 44, 806-807, 2008; ii) A. Schmidt, S. Rivier, V. Petrov, U. Griebner, A. García-Cortés, M.D. Serrano, C. Cascales, C. Zaldo C, Solid State Laser and Amplifiers III, vol 6998, 6998OX:1-8, Eds. J. A. Terry, T. Graf and H. Jelinková, Belligham, WA 98227-0010, USA (2008)
2. A. Schmidt, S. Rivier, V. Petrov, U. Griebner, X. Han, J. M. Cano-Torres, A. García-Cortés, M. D. Serrano, C. Cascales, C. Zaldo, J. Opt. Soc. Amer. B, 25, 1341-1349, 2008, (artículo seleccionado para su inclusión en Virtual J. Ultrafast Sci. 7(9) 2008).
3. X. Han, J. M. Cano-Torres, M. Rico, C. Cascales, C. Zaldo, X. Mateos, S. Rivier, U. Griebner, V. Petrov, J. Appl. Phys. 103, 083110-1-8, 2008
4. A. García-Cortés, C. Cascales, Chem. Mater. 20, 3884-3891, 2008; ii) A. García-Cortés, C. Cascales, C. Zaldo, Mater. Sci. Engineer. B, 146, 89-94, 2008.
5. A. García-Cortés, M. D. Serrano, C. Zaldo, C. Cascales, Appl. Phys. B, Lasers Opt., 91, 507-510, 2008; ii) A. García-Cortés, M.D. Serrano, C. Zaldo, C. Cascales, G. Strömqvist, V. Pasiskevicius. Solid State Laser and Amplifiers III, vol 6998, 69981N:1-9, Eds. J. A. Terry, T. Graf and H. Jelinková, Belligham, WA 98227-0010, USA (2008).
Proyectos: Nuevos desarrollos de materiales cristalinos láser y no-lineales para la demanda actual de las tecnologías fotónicas. (MAT2005-06354-C03-01).
2. Cristales fotónicos autoensamblados
El interés actual en los cristales fotónicos se debe a sus potenciales aplicaciones para controlar la propagación de la luz. Un gap fotónico sintonizable mediante un estímulo externo permitiría su aplicación en switches (interruptores) ópticos, filtros sintonizables y circuitos ópticos. Se puede conseguir un control rápido sobre las propiedades ópticas en los cristales fotónicos cambiando el índice de refracción de los materiales que lo forman, que puede conseguirse por diversos medios, y que puede ser una base para la manipulación de la luz en cristales fotónicos en el rango de los subpicosegundos. A este respecto un material muy interesante es el dióxido de vanadio que presenta una transición de fase semiconductor-metal a 68ºC. Ésta transición de fase de una estructura monoclínica a una tetragonal viene acompañada de un gran cambio en la constante dieléctrica con alta transparencia para la fase semiconductora y alta reflectividad para la fase metálica [1].
1. M. Ibisate, D. Golmayo, C. López, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 10 (2008) 125202 (6pp)
Proyectos: Integración jerárquica de materiales en estructuras 3D para nanofotónica Acción Estratégica en Nanociencia y Nano-tecnología del MEC: NAN2004-08843. Generación de luz en cristales fotónicos autoensamblados MEC: MAT2006-09062. Nanophotonics to realize molecular scale technologies PHOREMOST red de excelencia 511616 del 6FP
3. Recubrimientos sol-gel para protección frente a radiación UV
Esta línea de investigación propone la preparación de recubrimientos protectores frente a radiación UV vía Sol-Gel. Estos recubrimientos, basados en la incorporación de moléculas orgánicas, que absorben esta radiación, en películas de sílice modificada (ormosil), son capaces de reducir drásticamente la radiación UV que llega al substrato y reducir de esta manera su fotodegradación. Es importante, asimismo que este recubrimiento no afecte a las propiedades ópticas del substrato en el visible. Existe un gran abanico de materiales con componentes de tipo orgánico que ven limitadas sus aplicaciones en la industria debido a la rápida fotodregadación que sufren al ser expuestos a luz solar o artificial. Entre estos podemos destacar las pinturas, colorantes o plásticos para aplicaciones a la intemperie o las obras de arte expuestas en museos que sufren una exposición prolongada a radiación lumínica.
1. P. Garcia-Parejo; M. Zayat; D. Levy Highly efficient UV-absorbing thin-film coatings for protection of organic materials against photodegradation, Journal of Materials Chemistry, 16(22), 2165-2169, (2006)
2. M. Zayat; P. Garcia-Parejo; D. Levy, Preventing UV-Light Damage of Light Sensitive Materials using a Highly Protective UV-Absorbing Coating Chemical Society Reviews, 36, 1270-1281 (2007).
4. Sistemas fotónicos desordenados
Al contrario que en los cristales fotónicos donde el orden es necesario, recientemente, unas nuevas estructuras han aprovechado el desorden para obtener nuevas funcionalidades. Estas nuevas estructuras ópticas se han denominado vidrios fotónicos y están compuestas por coloides monodispersos aleatoriamente distribuidos [1]. Típicamente, los sistemas fuertemente dispersivos están compuestos por elementos polidespersos (principalmente partículas) y el transporte de luz es puramente difusivo (en el que el recorrido libre medio depende de los parámetros del sistema tales como el factor de llenado el índice de refracción promedio) e independiente de la longitud de onda. En los vidrios fotónicos el comportamiento es completamente diferente y la monodispersidad provoca que las resonancias individuales de las partículas (los modos de Mie) conduzcan a un transporte de luz resonante [2]. Este hecho tiene consecuencias importantes y puedo, por ejemplo, ser usado para seleccionar la longitud de onda de emisión en un láser aleatorio. Un láser aleatorio es una fuente de luz estimulada en la cual la retroalimentación es proporcionada por la dispersión múltiple en un medio con ganancia. Aquí, si el transporte es resonante debido a la excitación de modos Mie, esta emisión puede ser sintonizada modificando estos modos mediante el tamaño de partícula. Esta novedosa emisión láser se ha denominado láser aleatorio resonante y ha abierto nuevas perspectivas en la fabricación a gran escala de fuentes luz coherente a bajo coste [3].
1. Garcia, P. D., Sapienza, R., Blanco, A.; Lopez, C., Photonic glass: A novel random material for light. Advanced Materials 2007, 19, (18), 2597.
2. Sapienza, R., Garcia, P. D., Bertolotti, J., Martin, M. D., Blanco, A., Vina, L., Lopez, C.; Wiersma, D. S., Observation of resonant behavior in the energy velocity of diffused light. Physical Review Letters 2007, 99, (23).
3. Gottardo, S., Sapienza, R., Garcia, P. D., Blanco, A., Wiersma, D. S.; Lopez, C., Resonance-driven random lasing. Nature Photonics 2008, 2, (7), 429-432.
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