Este trabajo estudia la emisión láser multimodo de bajo umbral en una cavidad dieléctrica de alto índice de refracción basada en una red periódica 2D de agujeros cilíndricos, fabricada por litografía por nanoimpresión blanda.
Los dieléctricos de alto índice de refracción (HRI), prácticamente libres de pérdidas por absorción, se han convertido en una plataforma muy interesante para desarrollar láseres compactos. En comparación con los sistemas plasmónicos, las nanoestructuras HRI pueden soportar simultáneamente modos eléctricos y magnéticos, lo que proporciona un mayor grado de control de la intensidad, longitud de onda y factor de calidad de las resonancias resultantes. Estas propiedades se han aprovechado para lograr emisión de luz con direccionalidad y polarización controladas, así como para mejorar procesos de espectroscopía, detección y óptica no lineal, entre otras aplicaciones. En este trabajo, hemos desarrollado un método escalable de litografía por nanoimpresión blanda para fabricar una serie de arquitecturas fotónicas HRI con el objetivo de obtener emisión láser multimodo de bajo umbral. En particular, hemos utilizado una matriz periódica bidimensional cuadrada de orificios cilíndricos estampados en una capa de epoxi SU-8, que posteriormente recubrimos con una capa de 80 nm de TiO₂ y otra de SU-8 dopada con Rodamina B. Hemos descubierto que el rendimiento óptimo del láser se alcanza cuando las resonancias ópticas de la matriz se alinean con el rango de emisión de la Rodamina. Además, hemos observado que la anisotropía en el recubrimiento de TiO₂ rompe la degeneración de polarización de la matriz cuadrada, lo que da lugar a la aparición de nuevos modos y permite la emisión simultánea de múltiples líneas láser. Nuestro trabajo demuestra que, a pesar de la simplicidad del proceso de fabricación, las estructuras HRI diseñadas exhiben un alto grado de complejidad, lo que da lugar a una respuesta óptica muy rica. Estos resultados ofrecen un enfoque innovador para desarrollar plataformas HRI robustas para láseres con un mayor control sobre sus propiedades de emisión. Este trabajo, resultado de una colaboración entre Juan R. Deop-Ruano, Luis Cerdán y Alejandro Manjavacas del Grupo de Nanofotónica Teórica del IQF y el grupo de Agustín Mihi en el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC), ha sido publicado en Nanoscale Horizons. https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/nh/d4nh00574k
